高効率ＣＯ２還元を目指した金属錯体／半導体複合光触媒の広域可視光応答化

• 研究課題/領域番号: 17J06914
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: エネルギー関連化学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 村岡 兼通 東京工業大学, 理学院, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2017-04-26 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円); 2019年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2018年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2017年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
• キーワード: 光触媒 / CO2還元 / 人工光合成 / 酸窒化物 / 半導体

研究実績の概要

平成31年度（令和元年度）、二酸化炭素光還元に有効な半導体—錯体複合光触媒の研究において重要な課題のひとつである、広域可視光応答可能な半導体材料であるナノ粒子Ta3N5光触媒の合成検討に精力的に取り組んだ。ナノ粒子Ta3N5光触媒の合成は格子欠陥の低減と光酸化力の向上を目的として、SiO2表面上にナノ粒子Ta2O5が被覆した酸化物前駆体をアンモニア窒化することで行った。一連の結果から、1023 Kのアンモニア窒化して得られたナノ粒子Ta3N5担持SiO2複合体において、Ta3N5に酸化物アニオンがドープされていることを確認した。このナノ粒子Ta3N5は従来のバルク型Ta3N5よりも7倍高い性能を持つことを明らかとし、本成果はChemPhotoChem誌に掲載受理された。今後、ナノ粒子Ta3N5を表面修飾することで、光触媒活性を向上することにより研究がさらに展開していくと考えられる。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Oxygen-doped Ta3N5 nanoparticles for enhanced Z-scheme CO2 reduction with binuclear Ru(II) complex under visible light (2019)
  • 著者名/発表者名: Kanemichi Muraoka, Junie Jhon M. Vequizo, Ryo Kuriki, Akira Yamakata, Tomoki Uchiyama, Daling Lu, Yoshiharu Uchimoto, Osamu Ishitani, Kazuhiko Maeda
  • 雑誌名: ChemPhotoChem 巻: 3 号: 10 ページ: 1027-1033
  • DOI: 10.1002/cptc.201900120
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Visible-Light-Driven Z-scheme CO2 Reduction System Using Ta3N5 and a Ru(II) Binuclear Comple (2018)
  • 著者名/発表者名: Kanemichi Muraoka, Tomoki Uchiyama, Daling Lu, Yoshiharu Uchimoto, Osamu Ishitani, Kazuhiko Maeda
  • 雑誌名: Bull. Chem. Soc. Jpn. 巻: 92 号: 1 ページ: 124-126
  • DOI: 10.1246/bcsj.20180239
  • NAID: 130007578579
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Solar-driven Z-scheme water splitting using tantalum/nitrogen co-doped rutile titania nanorod as an oxygen evolution photocatalyst (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Nakada, S. Nishioka, J. J. M. Vequizo, K. Muraoka, T. Kanazawa A. Yamakata, S. Nozawa, H. Kumagai, S. Adachi, O. Ishitani, K. Maeda
  • 雑誌名: Journal of Materials Chemistry A 巻: . 号: 23 ページ: 11710-11719
  • DOI: 10.1039/c6ta10541f
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Oxygen-Doped Ta3N5 for Z-scheme CO2 Reduction with a Binuclear Ru(II) Complex Workable under a Wide Range of Visible Light (2020)
  • 著者名/発表者名: Kanemichi Muraoka
  • 学会等名: Fossil and Renewable Energy 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Oxygen-doped Ta3N5 modified with a Ru(II) binuclear complex having the ability to reduce CO2 under a wide range of visible light (2018)
  • 著者名/発表者名: Kanemichi Muraoka
  • 学会等名: The 8th Tokyo Conference on Advanced Catalytic Science and Technology
  • 国際学会
• [学会発表] Synthesis of Ta3N5 Photocatalysts for Visible Light CO2 Reduction with the Aid of a Ru(II) Binuclear Complex (2017)
  • 著者名/発表者名: Kanemichi Muraoka
  • 学会等名: 9th International Symposium on Nitrides and Related Materials
  • 国際学会