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半導体材料のナノ構造エンジニアリングを駆使した高効率水の酸化光アノードの開発

研究課題

研究課題/領域番号 12F02031
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 ナノ材料・ナノバイオサイエンス
研究機関新潟大学

研究代表者

八木 政行  新潟大学, 自然科学系, 教授 (00282971)

研究分担者 CHANDRA Debraj  新潟大学, 自然科学系, 外国人特別研究員
CHANDRA Debraj  新潟大学, 自然科学系, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
2014年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2013年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2012年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワード光触媒 / 金属酸化物半導体 / 可視光水分解 / メソポーラス材料 / 水の酸化 / 光アノード / ナノ構造
研究実績の概要

2-(hexadecylaminomethyl)pyridine(PAL2-16)は、臨界ミセル濃度以上で棒状ミセル構造をとることが知られている。PAL 2-16とWO3の前駆体である過酸化タングステン酸を含む溶液を基板上にキャストして溶媒を除去することにより、前駆体メソコンポジットを合成した。透過型電子顕微鏡(TEM)観察において、前駆体メソコンポジットが均一で規則的な六角形状のメソポーラス構造を有することが示された。前駆体メソコンポジットを空気下で焼結処理(450℃)したときのTEM像では、メソポーラス構造は観察されなかった。しかし、これを窒素雰囲気下、450℃で2時間焼結した後、酸素雰囲気下で引き続き450℃で4時間焼結したところ、規則性の低下が若干見られるもののメソポーラス構造を有するWO3が合成されることが示された。550℃で同様の実験(窒素/酸素雰囲気を切り替えて)を行ったところ、比較的不規則な構造となるが、細孔は保持されることが分かった。合成したWO3の窒素吸着等温線を測定した。450℃および550℃で焼結処理したWO3は、PAL2-16テンプレートを用いずに合成した場合、および窒素/酸素雰囲気切り替えなしで合成した場合に比べ、高い窒素吸着量を示した。450℃および550℃で焼結したWO3の比表面積は、それぞれ197 および 158 m2g-1 で、PAL2-16テンプレートを用いずに合成した場合(9 m2 g-1)の18~22倍高い値を示した。Barrett-Joyner-Halenda (BJH)法で解析した細孔の直径は ~2.5 nmと算出された。テンプレートのin situ炭化法(焼結によりテンプレートを炭化させ、その後炭化残渣を除去する方法)による結晶性メソポーラスWO3の合成法では、空気下において、前駆体メソコンポジットを焼結(450℃または550℃)したとき、WO3の生成・結晶化が進行すると共に、PAL2-16が熱分解するため、メソポーラス構造が形成されなかったと考えられる。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Open pore architecture of an ordered mesoporous IrO2 thin film for highly efficient electrocatalytic water oxidation2015

    • 著者名/発表者名
      D. Chandra, N. Abe, K. Saito, T. Yui, M. Yagi,
    • 雑誌名

      ChemSusChem

      巻: 8 号: 5 ページ: 795-799

    • DOI

      10.1002/cssc.201402911

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Facile and simple fabrication of an efficient nanoporous WO3 photoanode for visible-light-driven water splitting2014

    • 著者名/発表者名
      X. Zhang, D. Chandra, M. Kajita, H. Takahashi, Li Dong, A. Shoji, K. Saito, T. Yui, M. Yagi
    • 雑誌名

      Int. J. Hydrogen. Energ

      巻: 39 号: 35 ページ: 20736-20743

    • DOI

      10.1016/j.ijhydene.2014.06.062

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Unique and facile solvothermal synthesis of mesoporous WO3 using a solid precursor and a surfactant template as a photoanode for visible-light-driven water oxidation2014

    • 著者名/発表者名
      Dong Li, D. Chandra, K. Saito, T. Yui, M. Yagi
    • 雑誌名

      Nanoscale Res. Lett.

      巻: 9:542 号: 1 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1186/1556-276x-9-542

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Crystallization of tungsten trioxide having small mesopores : highly eff icient photoanode for visible-light-driven water oxidation.2013

    • 著者名/発表者名
      D. Chandra, K. Saito, T. Yui, M. Yagi.
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 2013 号: 48 ページ: 12606-12609

    • DOI

      10.1002/anie.201306004

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Nanoarchitectures of Mesoporous Metal Oxides using a Block-Copolymer Template for Efficient Solar Driven and Electrocatalytic Water Splitting2015

    • 著者名/発表者名
      Debraj Chandra, Kenji Saito, Tatsuto Yui, Masayuki Yagi
    • 学会等名
      Asian International Symposium
    • 発表場所
      Funahashi
    • 年月日
      2015-03-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] クロム酸化物電着メソポーラス酸化チタン電極の界面電荷移動と光アノード特性2014

    • 著者名/発表者名
      髙間大輔、阿部尚人、Debraj Chandra、齊藤健二、由井樹人、八木政行
    • 学会等名
      第33回光がかかわる触媒化学シンポジウム
    • 発表場所
      東京理科大学 葛飾キャンパス
    • 年月日
      2014-07-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 結晶性メソポーラスWO_3電極の合成と高効率可視光駆動型酸素発生光アノード特性2013

    • 著者名/発表者名
      庄司章紀、Debraj Chandra、齊藤健二、由井樹人、八木政行
    • 学会等名
      2013年度電気化学秋季大会
    • 発表場所
      東京工業大学(東京)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [産業財産権] メソポーラス酸化タングステン及びその製造方法、光触媒、並びにメソポーラス酸化タングステン電極2013

    • 発明者名
      八木政行, Debraj Chandra
    • 権利者名
      新潟大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2013-09-19
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2013-04-25   更新日: 2024-03-26  

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