| 研究課題/領域番号 |
16H06029
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| 研究種目 |
若手研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
物理化学
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| 研究機関 | 分子科学研究所 (2018)
京都大学 (2016-2017) |
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研究代表者 |
杉本 敏樹 分子科学研究所, 物質分子科学研究領域, 准教授 (00630782)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2018年度)
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| 配分額 *注記 |
26,390千円 (直接経費: 20,300千円、間接経費: 6,090千円)
2018年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2017年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2016年度: 19,760千円 (直接経費: 15,200千円、間接経費: 4,560千円)
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| キーワード | 水分解光触媒 / 光誘起電荷ダイナミクス / 2次元水素結合系 / 赤外拡散反射分光 / 過渡吸収分光 / 酸化反応制御 / 実用表面科学 / 擬似液体水形成 / オペランド振動分光 / 和周波発生分光 / 表面・界面物理化学 / 表面吸着水 / 拡散反射分光 / 二次元振動分光 / 二次元分光 / 二次元赤外分光 |
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| 研究成果の概要 |
室温の水蒸気雰囲気下で光触媒表面のみを水液膜で覆い，その膜厚を一分子層レベルで単一吸着層から多層膜にわたって自在に制御する技術を確立した．この技術革新により「反応に無関係な溶媒水」を除去しつつ実用光触媒微粒子の表面近傍にだけ水液膜を形成する事ができ，反応場に隣接する触媒表面近傍の水分子を反応条件下で分光する道が拓けた．この手法を用いてTiO2ナノ粒子光触媒に対する赤外振動分光，及び光誘起電荷の過渡吸収測定を行い，高効率に光誘起電荷を補足する水の正体に迫ることができた．また，種々の形状・凝集状態をとる可視光応答BiVO4光触媒微粒子に対して，粒子の凝集度と反応活性の相関を解明することができた．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では，精密に圧力を制御した水蒸気雰囲気下で光触媒表面近傍のみを擬似的に水中環境下におくことができ，水溶液中では本来測定が不可能な振動分光を可能にした．さらに，反応と無関係な情報を含むスペクトル信号の中から反応活性ファクター(反応に寄与する表面構造・電子状態，水の水素構造に関する成分)を有効に抽出することによって光触媒/水界面における反応活性増大メカニズムの分子論的基礎を確立することができた．これにより，既存のバンドエンジニアリングで想定されている限界を超えた高量子効率を誇る光触媒の創製につながり，人工光合成分野の飛躍的発展が期待される．
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