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可視光駆動型燃料電池における高性能プラズモン増強電極触媒酸化の開発

研究課題

研究課題/領域番号 15F15346
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 エネルギー関連化学
研究機関大阪大学

研究代表者

真嶋 哲朗  大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (00165698)

研究分担者 ZHU MINGSHAN  大阪大学, 産業科学研究所, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2015-11-09 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2017年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2016年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2015年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
キーワードblack phosphorus / carrier dynamics / laser flash photolysis / H2 evolution / 可視光応答型光触媒 / 太陽光エネルギー変換 / 水素発生 / 電荷移動 / 黒リン
研究実績の概要

Hydrogen (H2) is a zero carbon emission fuel, and is forecast to be an ideal source of energy in the future. Although H2 can be produced from direct splitting of water using semiconductor photocatalysts under solar light irradiation, the present energy conversion efficiency is too low for the technology to be economically sound. The main barriers are the rapid charge recombination as well as no absorption of traditional semiconductors such as TiO2 in the visible and near-infrared (NIR) regions. Recently, two dimensional (2D) black phosphorus (BP) has attracted great interest, because it has adjustable bandgap from ~0.3 eV for bulk to ~2.1 eV for monolayer. The above bandgap properties are promising because of broad solar light absorption from UV to NIR. Herein, several BP-based systems were designed and used for efficient photocatalytic H2 production under visible and NIR light irradiation.
1) Ternary BP sensitized Au/LTO nanostructure was synthesized firstly and used as an efficient and stable visible- and NIR-light-driven photocatalyst for H2 production.
2) Binary nanohybrid (BP/CN) composed of BP nanoflake and C3N4 nanosheet was facilely obtained and firstly used as a metal-free photocatalyst for H2 evolution in the presence of methanol as a hole quencher.
3) 2D BP nanoflakes can be worked as a broad spectrum photocatalyst, which can harness visible and NIR light for photocatalytic H2 evolution.
4) By using BP and WS2, we developed a noble metal-free photocatalytic H2 production system that responds to a wide spectrum of solar light, particularly in the NIR region.

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 7件、 査読あり 8件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Beihang University/Dalian University of Technology/Fuzhou University(中国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] POSTECH(韓国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] 上海大学/上海電力大学/蘇州大学(中国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] POSTECH(韓国)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] 上海大学/上海電力大学(中国)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Noble metal-free near-infrared-driven photocatalyst for hydrogen production based on 2D hybrid of black Phosphorus/WS 22018

    • 著者名/発表者名
      Zhu Mingshan、Zhai Chunyang、Fujitsuka Mamoru、Majima Tetsuro
    • 雑誌名

      Applied Catalysis B: Environmental

      巻: 221 ページ: 645-651

    • DOI

      10.1016/j.apcatb.2017.09.063

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Z-Scheme Photocatalytic Water Splitting on a 2D Heterostructure of Black Phosphorus/Bismuth Vanadate Using Visible Light2018

    • 著者名/発表者名
      Zhu Mingshan、Sun Zhichao、Fujitsuka Mamoru、Majima Tetsuro
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 57 号: 8 ページ: 2160-2164

    • DOI

      10.1002/anie.201711357

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Au/La2Ti2O7 Nanostructures Sensitized with Black Phosphorus for Plasmon-Enhanced Photocatalytic Hydrogen Production in Visible and Near-Infrared Light2017

    • 著者名/発表者名
      M. Zhu, X. Cai, M. Fujitsuka, J. Zhang, and T. Majima
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 56 号: 8 ページ: 2064-2068

    • DOI

      10.1002/anie.201612315

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Charge separation in a nanostep structured perovskite-type photocatalyst induced by successive surface heterojunctions2017

    • 著者名/発表者名
      Cai Xiaoyan、Mao Liang、Zhang Junying、Zhu Mingshan、Fujitsuka Mamoru、Majima Tetsuro
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry A

      巻: 5 号: 21 ページ: 10442-10449

    • DOI

      10.1039/c7ta02379k

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Black phosphorus: A promising two dimensional visible and near-infrared-activated photocatalyst for hydrogen evolution2017

    • 著者名/発表者名
      Zhu Mingshan、Osakada Yasuko、Kim Sooyeon、Fujitsuka Mamoru、Majima Tetsuro
    • 雑誌名

      Applied Catalysis B: Environmental

      巻: 217 ページ: 285-292

    • DOI

      10.1016/j.apcatb.2017.06.002

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase Effect of NixPy Hybridized with g-C3N4 for Photocatalytic Hydrogen Generation2017

    • 著者名/発表者名
      Sun Zhichao、Zhu Mingshan、Fujitsuka Mamoru、Wang Anjie、Shi Chuan、Majima Tetsuro
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 9 号: 36 ページ: 30583-30590

    • DOI

      10.1021/acsami.7b06386

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Metal-Free Photocatalyst for H2 Evolution in Visible to Near-Infrared Region: Black Phosphorus/Graphitic Carbon Nitride2017

    • 著者名/発表者名
      Zhu Mingshan、Kim Sooyeon、Mao Liang、Fujitsuka Mamoru、Zhang Junying、Wang Xinchen、Majima Tetsuro
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 139 号: 37 ページ: 13234-13242

    • DOI

      10.1021/jacs.7b08416

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Au Nanorod Photosensitized La2Ti2O7 Nanosteps: Successive Surface Heterojunctions Boosting Visible to Near-Infrared Photocatalytic H2 Evolution2017

    • 著者名/発表者名
      Cai Xiaoyan、Zhu Mingshan、Elbanna Ossama A.、Fujitsuka Mamoru、Kim Sooyeon、Mao Liang、Zhang Junying、Majima Tetsuro
    • 雑誌名

      ACS Catalysis

      巻: 8 号: 1 ページ: 122-131

    • DOI

      10.1021/acscatal.7b02972

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Visible and near-IR light responsible photocatalysts composited with 2D nanomaterials2017

    • 著者名/発表者名
      Tetsuro Majima
    • 学会等名
      2nd International Workshop on Graphene and C3N4-Based Photocatalysts
    • 発表場所
      武漢理工大学
    • 年月日
      2017-03-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Black phosphorous sensitized Au/La2Ti2O7 nanostructures for plasmon enhanced photocatalytic hydrogen production with visible and near-infrared light2017

    • 著者名/発表者名
      Mingshan Zhu, X. Cai, M. Fujitsuka, J. Zhang, and T. Majima
    • 学会等名
      International Symposium on Photochemistry of Supramolecules, Nanomaterials, and Biomaterials
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2017-02-18
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 大阪大学産業科学研究所 真嶋研究室

    • URL

      http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/mec/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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