高効率ソーラー水素製造にむけた電子・正孔空間分離型光触媒の開発

• 研究課題/領域番号: 16K17944
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: エネルギー関連化学
• 研究機関: 首都大学東京 (2017); 東京大学 (2016)
• 研究代表者: 後藤 陽介 首都大学東京, 理工学研究科, 特任研究員 (60760783)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: 水分解光触媒 / ソーラー水素製造 / 新規物質 / 無機化学 / 光触媒 / 水素製造

研究成果の概要

高効率水分解光触媒の開発を目的として、自ら発見したLa2Ta2ZrS2O8などの新規オキシサルファイドの合成条件を検討した。それまで用いていた固相反応に代わる新たな合成方法として、フラックス法や硫化水素気流中での合成を検討した。例えば、前駆体酸化物を錯体重合法で合成し、硫化水素気流中で加熱した場合、850℃という比較的低い温度でも目的物質を合成できることがわかった。並行して進めていた粉末光触媒の開発には大きな進展があった。365 nmでの量子効率が56%に達するチタン酸ストロンチウム光触媒を開発した。また、粉末光触媒ZnSe-CIGS固溶体からなる光電極を作製した。

研究成果

• [雑誌論文] A Particulate Photocatalyst Water-Splitting Panel for Large-Scale Solar Hydrogen Generation (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Goto, T. Hisatomi, Q. Wang, T. Higashi, K. Ishikiriyama, T. Maeda, Y. Sakata, S. Okunaka, H. Tokudome, M. Katayama, S. Akiyama, H. Nishiyama, Y. Inoue, T. Takewaki, T. Setoyama, T. Minegishi, T. Takata, T. Yamada, K. Domen
  • 雑誌名: Joule 巻: 2 号: 3 ページ: 509-520
  • DOI: 10.1016/j.joule.2017.12.009
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] E_ect of Te substitution on crystal structure and transport properties of AgBiSe2 thermoelectric material (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Goto, A. Nishida, H. Nishiate, M. Murata, C. H. Lee, A. Miura, C. Moriyoshi, Y. Kuroiwa, and Y. Mizuguchi
  • 雑誌名: Dalton Trans. 巻: 47 号: 8 ページ: 2575-2580
  • DOI: 10.1039/c7dt04821a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Selenium isotope effect in layered bismuth chalcogenide superconductor LaO0.6F0.4Bi(S,Se)2 (2018)
  • 著者名/発表者名: K. Hoshi, Y. Goto, Y. Mizuguchi
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 97 号: 9 ページ: 094509-094513
  • DOI: 10.1103/physrevb.97.094509
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evolution of Anisotropic Displacement Parameters and Superconductivity with Chemical Pressure in BiS2- Based REO0.5F0.5BiS2 (RE = La, Ce, Pr, and Nd) (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Mizuguchi, K. Hoshi, Y. Goto, A. Miura, K. Tadanaga, C. Moriyoshi, Y. Kuroiwa
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 87 号: 2 ページ: 023704-023707
  • DOI: 10.7566/jpsj.87.023704
  • NAID: 210000134687
  • 査読あり
• [雑誌論文] A particulate (ZnSe)0.85(CuIn0.7Ga0.3Se2)0.15 photocathode modified with CdS and ZnS for sunlight-driven overall water splitting (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Goto, T. Minegishi, Y. Kageshima, T. Higashi, H. Kaneko, Y. Kuang, M. Nakabayashi, N. Shibata, H. Ishihara, T. Hayashi, A. Kudo, T. Yamada, K. Domen
  • 雑誌名: J. Mater. Chem. A 巻: 5 号: 40 ページ: 21242-21248
  • DOI: 10.1039/c7ta06663e
  • 査読あり
• [雑誌論文] SnAs-Based Layered Superconductor NaSn2As2 (2017)
  • 著者名/発表者名: Goto Yosuke、Yamada Akira、Matsuda Tatsuma D.、Aoki Yuji、Mizuguchi Yoshikazu
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 86 号: 12 ページ: 123701-123701
  • DOI: 10.7566/jpsj.86.123701
  • NAID: 210000134601
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Bulk Superconductivity Induced by Se Substitution in BiCh2- Based Layered Compounds Eu0.5Ce0.5FBiS2－xSex (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Goto, R. Sogabe, Y. Mizuguchi
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 86 号: 10 ページ: 104712-104716
  • DOI: 10.7566/jpsj.86.104712
  • NAID: 210000134560
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and photocatalytic activity of La5Ti2Cu(S1-xSex)5O7 solid solutions for H2 production under visible light irradiation (2017)
  • 著者名/発表者名: Swarnava Nandy, Yosuke Goto, Takashi Hisatomi, Yosuke Moriya, Tsutomu Minegishi, Masao Katayama, Kazunari Domen
  • 雑誌名: ChemPhotoChem 巻: 印刷中 号: 6 ページ: 265-272
  • DOI: 10.1002/cptc.201700005
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] フラックス法によるAlドープSrTiO3水分解光触媒の高活性化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 後藤陽介、Wang Qian、久富隆史、石切山巧樹、酒多喜久、片山正士、高田剛、嶺岸耕、山田太郎、堂免一成
  • 学会等名: 第97回日本化学会春季年会
  • 発表場所: 慶応義塾大学（横浜）
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] Effect of elemental substitution on thermoelectric properties of BiS2-based layered compounds (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Goto, A. Nishida, C. H. Lee, Y. Mizuguchi
  • 学会等名: European Materials Research Society 2017 Fall Meeting, Warsaw (2017).
  • 国際学会
• [学会発表] Enhanced thermoelectric performance in BiS2-based layered compound LaOBiS2-xSex (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Goto, A. Nishida, O. Miura, C. H. Lee, Y. Mizuguchi
  • 学会等名: Superstripes 2017, Ischia (2017).
  • 国際学会
• [学会発表] 層状ビスマスカルコゲナイド熱電材料開発の進捗 (2017)
  • 著者名/発表者名: 後藤陽介
  • 学会等名: 日本熱電学会第22回研究会、東京 (2017)
• [学会発表] フラックス法によるAlドープSrTiO3水分解光触媒の高活性化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 後藤陽介、Wang Qian、久富隆史、石切山巧樹、酒田喜久、片山正士、高田剛、嶺岸耕、山田太郎、堂免一成
  • 学会等名: 日本化学会第97春季年会、横浜 (2017).
• [学会発表] 粒子転写法により作製したZnSe-Cu(In,Ga)Se2固溶体光カソードの光電気化学的特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 後藤陽介、兼古寛之、久富隆史、片山正士、嶺岸耕、山田太郎、堂免一成
  • 学会等名: 第118回触媒討論会
  • 発表場所: 岩手大学（盛岡）
  • 年月日: 2016-09-21
• [産業財産権] 超電導体 (2018)
  • 発明者名: 水口佳一、後藤陽介
  • 権利者名: 水口佳一、後藤陽介
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2018-031880
  • 出願年月日: 2018