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ナノ構造制御した可視光応答型光触媒の開発と太陽光エネルギーの有効利用

研究課題

研究課題/領域番号 12F02383
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 触媒・資源化学プロセス
研究機関大阪大学

研究代表者

山下 弘巳  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40200688)

研究分担者 CHENG Hefeng  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
CHENG Hefeng  大阪大学, 大学院工学研究科, 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
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2014年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2013年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2012年度: 300千円 (直接経費: 300千円)
キーワード酸化モリブデン / プラズモン / 光触媒 / ナノ触媒 / ナノシート / 水素生成 / 可視光 / 光エネルギー / メソポーラスシリカ / ゼオライト / ナノ細孔 / ナノ粒子 / テンプレート
研究実績の概要

本研究では、光触媒に焦点をしぼり、局在表面プラズモン共鳴(localized surface plasmon resonance: LSPR)効果による飛躍的な触媒活性向上を目指している。LSPRは、金属ナノ粒子の表面自由電子の集団振動が、特定の波長の光と共鳴し、さらに電子の振動によって分極が起こり、粒子表面近傍に著しく増強された電場が発生する現象である。一般的には、Au, Agなどの金属ナノ粒子、ナノロッドで観測される現象であるが、近年の研究により一部の高濃度にドープされた半導体酸化物においても観測されることが知られている。光応答と触媒活性特性を兼ね備えたプラズモニックナノ材料の設計は、可視光駆動型光触媒のために非常に重要である。
このような背景の下、具体的に以下の研究を実施してきた。
(1)非金属系モリブデン酸化物プラズモニックナノ材料(MoO3-x)の合成と光触媒特性評価
表面保護剤や界面活性剤の添加なしに非金属系モリブデン酸化物ナノシート(MoO3-x)を合成し、この材料が680 nm付近にLSPRに由来する強力な可視光吸収を示すことを見出した。
(2)MoO3-x上に金属ナノ粒子を固定化することによる、プラズモン増強型光触媒の創製
モリブデン酸化物ナノシートの有する強いプラズモン吸収とPdナノ粒子の高い触媒能を組み合わせたハイブリッド型光触媒(Pd/MoO3-x)において、酸化・還元操作によってモリブデン酸化物ナノシートのキャリア濃度を変更することによりプラズモン吸収を可逆的に調製可能であることが明らかとなった。

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

    (6件)

すべて 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Harnessing Single-active Plasmonic Nanostructures for Enhanced Photocatalysis under Visible Light2015

    • 著者名/発表者名
      Cheng, K. Fuku, Y. Kuwahara, K. Mori, H. Yamashita
    • 雑誌名

      Journal of Material Chemistry A

      巻: 3 号: 10 ページ: 5244-5258

    • DOI

      10.1039/c4ta06484d

    • 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] Surfactant-Free Nonaqueous Synthesis of Plasmonic Molybdenum Oxide Nanosheets with Enhanced Catalytic Activity for Hydrogen Generation from Ammonia Borane under Visible Light2014

    • 著者名/発表者名
      H. Cheng, T. Kamegawa, K. Mori, H. Yamashit
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 53 号: 11 ページ: 2910-2914

    • DOI

      10.1002/anie.201309759

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Plasmonic Nanocatalysts for Efficient H2 Production from Ammonia Borane under Visible Light Irradiation2014

    • 著者名/発表者名
      Hefeng CHENG,Kojiro FUKU,Yasutaka KUWAHARA,Takashi KAMEGAWA,Kohsuke MORI, Hiromi Yamashita
    • 学会等名
      24th Annual Saudi-Japan Symposium-2014
    • 発表場所
      KFUPM Research Institute
    • 年月日
      2014-11-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Visible Light‐Enhanced Dehydrogenation of Ammonia Borane on Molybdenum Oxide Nanostructure2014

    • 著者名/発表者名
      Hefeng Cheng, Takashi Kamegawa, Kohsuke Mori,Hiromi Yamashita
    • 学会等名
      TOCAT7
    • 発表場所
      京都テルサ
    • 年月日
      2014-06-03
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Visible Light-Enhanced Dehydrogenation of Ammonia Borane in Molybdenum Oxide Nanostructure2014

    • 著者名/発表者名
      Hefeng Cheng,Takashi Kamegawa,Kohsuke Mori,Hiromi Yamashita
    • 学会等名
      TOCAT7 Pre-symposium in Fukuoka
    • 発表場所
      Kyushu University
    • 年月日
      2014-05-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Visible Light-Enhanced Dehydrogenation of Ammonia Borane in Molybdenum Oxide Nanostructure2013

    • 著者名/発表者名
      Hefeng Cheng, Takashi Kamegawa, Kohsuke Mori, Hiromi Yamashita
    • 学会等名
      The 18th International Conference on Semiconduct or Photocatalysis and Solar Energy Conversion (SPASEC-18)
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 年月日
      2013-11-21
    • 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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