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極限活性をもつ半導体光触媒の設計と開発

研究課題

研究課題/領域番号 09044114
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 工業物理化学
研究機関北海道大学

研究代表者

大谷 文章  北海道大学, 触媒化学研究センター, 教授 (80176924)

研究分担者 近藤 敏啓  北海道大学, 大学院・理学研究科, 助手 (70240629)
魚崎 浩平  北海道大学, 大学院・理学研究科, 教授 (20133697)
池田 茂  北海道大学, 触媒化学研究センター, 助手 (40312417)
叶 深  北海道大学, 大学院・理学研究科, 助手 (40250419)
PALMISANO Le  パレルモ大学(イタリア), 教授
HOFFMANN Mic  カリフォルニア工科大学(アメリカ), 教授
BOWMAN Rober  カンザス大学(アメリカ), 助手
研究期間 (年度) 1997 – 1999
研究課題ステータス 完了 (1999年度)
配分額 *注記
8,400千円 (直接経費: 8,400千円)
1999年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
1998年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
1997年度: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
キーワード酸化チタン光触媒 / 高活性化 / 大表面積 / 高結晶化度 / エネルギー変換 / 環境汚染物質分解 / 電子-正孔再結合 / 再結合速度定数 / 光触媒反応 / 光触媒活性の評価法 / 高表面積 / 超高速時間分解測定 / 再結合速度
研究概要

本研究では、われわれの研究室と欧米各国で第一線で光触媒反応の研究を推進している研究者と共同研究を行い、研究成果を総合して標記の目的を達成しようとするものである。とくに、共同研究者の相互の理解と研究手法の確認および新しい技術の模索も含めた交流を密に行った。得られた成果は以下のようにまとめられる。
1)各研究グループのこれまでの研究成果の確認と問題点の洗い出し、および研究方針の徹底討論を行った。残念ながら、共同研究者全員の日程調整が困難であったためセミナーを開催して討論を行うことは実現しなかった。最終年度である平成11年秋にハワイで開催された日米電気化学合同大会に出席し、ほとんどの共同研究者あるいはその代理が集まり、これまでの成果について議論を行った。
2)研究代表者らが提案している高活性光触媒の条件である「反応基質の表面吸着量が多く、かつ励起電子-正孔の再結合が小さい」をたたき台として、研究を進める上での作業仮説を設定した。このうち、再結合速度の評価のため、国内外の共同研究者を交えた共同実験を行った結果、再結合速度と光触媒活性の間の相関が見いだされた。
3)各研究者が得意とする種々の応用(エネルギー変換[Koval、魚崎]、環境汚染物質の分解[Pichat、Hoffmann, Palmisano]、有機合成[大谷])分野において活性が高いものから低いもの、あるいはまったく活性を示さない光触媒を選び、厳密に条件を調整した上でその光触媒活性を定量・比較するために触媒を準備し、比較・検討を行った結果、光触媒活性を集約することが重要であるという認識に達した。とくに初年度に企画していた「活性評価の標準化」は基礎的な研究では有意義であるものの、実際の応用を考えた場合には必ずしも適切ではないことが明らかにされた。

報告書

(4件)
  • 1999 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1998 実績報告書
  • 1997 実績報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (35件)

  • [文献書誌] Kominami H.et al.: "Novel Synthesis of Microcrystalline Titanium(IV) Oxide Having High Thermal Stability and Ultra-High Photocatalytic Activity : Thermal Decomposition of Titanium(IV) Alkoxide in Organic Solvents"Cat al.Lett.. 46. 235-240 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] B.Ohtani et al.: "An in situ FT-IR Study on Photocatalytic Reaction at Semiconductor-Aqueous Solution Interface--Mechanism of Photocatalytic N-Cyclization of (S)-Lysine"Chem.Lett.. (1). 91-92 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] B.Ohtani et al.: "Photocatalytic Activity of Amorphous-Anatase Mixture of Titanium(IV) Oxide Particles Suspended in Aqueous Solutions"J.Phys.Chem.B.. 101(19). 3746-3752 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] B.Ohtani et al.: "Role of Platinum Deposits on Titanium(IV) Oxide Particles : Structural and Kinetic Analyses of Photocatalytic Reaction in Aqueous Alcohol and Amino Acid Solutions"J.Phys.Chem.B.. 101(17). 3349-3359 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kominami et al.: "Titanium(IV) Oxide Photocatalyst of Ultra-high Activity : a New Preparation Process Allowing Compatibility of High Adsorptivity and Low Electron-Hole Recombination Probability"Cat al.Lett.. 56. 125-129 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] B.Ohtani et al.: "Femtosecond Diffuse Reflectance Spectroscopy of Aqueous Titanium(IV) Oxide Suspension : Correlation of Electron-Hole Recombination Kinetics with Photocatalytic Activity"Chem.Lett.. (7). 579-580 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Awatani et al.: "In Situ Infrared Spectroscopic Studies of Adsorption of Lactic Acid and Related Compounds on the TiO_2 and CdS Semiconductor Photocatalyst Surfaces from Aqueous Solutions"Chem.Lett.. (8). 849-850 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kominami et al.: "Synthesis of Titanium(IV) Oxide of Ultra-high Photocatalytic Activity : High-temperature Hydrolysis of Titanium Alkoxides with Water Liberated Homogeneously from Solvent Alcohols"J.Mol.Cat al., A.Chem.. 144(1). 165-171 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 大谷文章: "光化学エネルギー変換-基礎と応用-"アイピーシー. 446 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 古南博: "酸化チタン光触媒の開発と環境・エネルギーへの応用展開-固定化・可視光化・薄膜化・活性制御・評価手法-"技術情報協会. 261 (1997)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] B.Ohtani: "New Challenges in Organic Electrochemistry"Gordon and Breach Science Publishers. 361 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kominami, H., Kato, J.-I., Tokada, Y., Doushi, Y., Ohtani, B., Nishimoto, S.-I., Inoue, M., Inui, T. and Kera, Y.: "Novel Synthesis of Microcrystalline Titanium(IV) Oxide Having High Thermal Stability and Ultra-High Photocatalytic Activity : Thermal Decomposition of Titanium(IV) Alkoxide in Organic Solvents"Catal. Lett. 46. 235-240 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ohtani, B., Yako, T., Samukawo, Y., Nishimoto, S.-I. And Kanamura, K.: "An in situ FT-IR Study on Photocatalytic Reaction at Semiconductor-Aqueous Solution Interface --Mechanism of Photocatalytic N-Cyclization of (S)-Lysine"Chem. Lett.. (1). 91-92 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ohtani, B., Ogawa, Y. and Nishimoto, S.-I.: "Photocatclytic Activity of Amorphous-Anatase Mixture of Titanium(IV) Oxide Particles Suspended in Aqueous Solutions"J. Phys. Chem. B.. 101(19). 3746-3752 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ohtani, B., Iwai, K., Nishimoto, S.-I. And Sato, S.: "Role of Platinum Deposits on Titanium(IV) Oxide Porticles : Structural and Kinetic Analyses of Photocatalytic Reaction in Aqueous Alcohol and Amino Acid Solutions"J. Phys. Chem. B.. 101(17). 3349-3359 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kominami, H., Murakami, S., Kera, Y. and Ohtani, B.: "Titcnium(IV) Oxide Photocatalyst of Ultra-high Activity : a New Preparation Process Allowing Compatibility of High Adsorptivity and Low Electron-Hole Recombination Probability"Catol. Lett.. 56. 125-129 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ohtani, B., Kominami, H., Bowman, R. M., Colombo Jr., P., Noguchi, H. and Uosaki, K.: "Femtosecond Diffuse Reflectance Spectroscopy of Aqueous Titanium(IV) Oxide Suspension : Correlation of Electron-Hole Recombinction Kinetics with Photocatalytic Activity"Chem. Lett.. (7). 579-580 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Awatani. T., Dobson, K. D., McQuillan, A. J., Ohtani, B. and Uosaki, K.: "In Situ Infrared Spectroscopic Studies of Adsorption of Lactic Acid and Related Compounds on the TiOィイD22ィエD2 and CdS Semiconductor Photocatalyst Surfaces from Aqueous Solutions"Chem. Lett.. (8). 849-850 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kominomi , H., Kato, J.-I., Murakami, S. -y., Kera, Y., Inoue, M., Inui, T. and Ohtani, B.: "Synthesis of Titanium(IV) Oxide of Ultra-high Photocotalytic Activity : High-temperature Hydrolysis of Titanium Alkoxides with Water Liberated Homogeneously from Solvent Alcohols"J. Mol. Catal., A. Chem.. 144(1). 165-171 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] B. Ohtani, et al.: "Two-Dimensional Chirality : Self-Assembled Monolayer of an Atropisomeric Compound Covalently Bound to a Gold Surface"J. Am. Chem. Soc.. 121(27). 6515-6516 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] H. Kominami, et al.: "Synthesis of Titanium(IV) Oxide of Ultra-high Photocatalytic Activity : High-temperature Hydrolysis of Titanium Alkoxides with Water Liberated Homogeneously from Solvent Alcohols"J. Mol. Cat al., A. Chem.. 144(1). 165-171 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T. Nakanishi, et al.: "Structure and Photoelectrochemical Properties of Laminated Monoparticle Layers of CdS and ZnS on Gold"Jpn. J. Appl. Phys.. 38(1B). 518-521 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T.Nakanishi: "Fabrication and Characterization of CdS Nanoparticle Mono-and Multilayers on a Self-Assembled Monolayer of Alkanedithiols on Gold" J.Phys.Chem.B.102. 1571-1577 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] H.Kominami: "Titanium(IV)Oxide Photocatalyst of Ultra-high Activity:New Preparation Process Allowing Compatibility of High Adsorptivity and Low Electron-Hole Recombination Probability" Catal.Lett.56. 125-129 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] B.Ohtani: "Femtosecond Diffuse Reflectance Spectroscopy of Aqueous Titanium(IV)Oxide Suspension:Correlation of Electron-Hole Recombination Kinetics with Photocatalytic Activity" Chem.Lett.579-580 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] T.Nakanishi: "Effect of Immobilized Electron Relay on an Interfacial Photoinduced Electron Transfer at Layered Inorganic-Organic Composite Film on Gold" J.Electroanal.Chem.455. 229-234 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] T.Awatani: "Situ Infrared Spectroscopic Studies of Adsorption of Lactic Acid and Related Compounds on the TiO2 and CdS Semiconductor Photocatalyst Surfaces from Aqueous Solutions" Chem.Lett.849-850 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] B.Ohtani: "inSurface Functionalization of Doped CVD Diamond via Convalent Bond.An XPS Study on the Formation of Surface-bound Quaternary Pyridinium Salt" Chem.Lett.953-954 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] B.Ohtani: "New Challenges in Organic Electrochemistry" Gordon and Breach Science Publishers, 361 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] B. Ohtani: "An in situ FT-IR Study on Photocatalytic Reaction at Semiconductor-Aqueous Solution Interface--Mechanism of Photocatalytic N-Cyclization of L-Lysine" Chem.Lett.91-92 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] B. Ohtani: "Photocatalytic Activity of Amorphous-Anatase Mixture of Titanium(IV) Oxide Particles Suspended in Aqueous Solutions" J.Phys.Chem.B.101. 3746-3752 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] B. Ohtani: "Role of Platinum Deposits on Titanium (IV) Oxide Particles : Structural Analyses and Kinetic Simulation of Photocatalytic Reaction in Aqueous Alcohol and Amino Acid Solutions" J.Phys.Chem.B.101. 3349-3359 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] H.Kominami: "Novel Synthesis of Microcrystalline Titanium (IV) Oxide Having High Themal Stability and Ultra-High Photocatalytic Activity. Themal Decomposition of Titanium (IV) Alkoxide in Organic Solvents" Catal.Lett.46. 235-240 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] T.Nakanishi: "Construction of Semiconductor Nanoparticle Layers on Gold by Self-Assembly Technique" Jpn.J.Appl.Phys.36. 4053-4056 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] T.Nakanishi: "Layer-by-layer Self-Assembly of Composite Films of CdS Nanoparticle and Alkanedithiol on Gold : an X-ray Photoelectron Spectroscopic Characterization" Chem.Phys.Lett.278. 233-237 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書

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公開日: 1997-04-01   更新日: 2016-04-21  

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