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可視光有機合成を実現する金属ナノ粒子/半導体ヘテロ相界面光触媒

研究課題

研究課題/領域番号 18H01779
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分27020:反応工学およびプロセスシステム工学関連
研究機関大阪大学

研究代表者

平井 隆之  大阪大学, 太陽エネルギー化学研究センター, 教授 (80208800)

研究分担者 白石 康浩  大阪大学, 太陽エネルギー化学研究センター, 准教授 (70343259)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)
2020年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2019年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2018年度: 11,050千円 (直接経費: 8,500千円、間接経費: 2,550千円)
キーワード金属ナノ粒子 / 半導体 / 光触媒 / プラズモン / 可視光 / 電子注入 / ファインケミカル / 相界面 / 半導体酸化物 / 有機合成 / 白金 / 金 / 銀
研究成果の概要

本研究では、金属ナノ粒子/半導体ヘテロ相界面光触媒により、ナノ粒子のプラズモン光吸収に基づいて光触媒反応を進行させ、可視光を有機合成に利用する新技術の開発に取り組んだ。強接合ヘテロ相界面触媒の開発に基づいて、ホットエレクトロンを高効率で生成させるとともに、ナノ粒子表面に酸化サイトおよび還元サイトを形成させ、アルコールの酸素酸化および芳香族ハロゲン類からの脱ハロゲン反応などの高難度反応を可視光照射下で進行させる新光触媒を開発した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で行った金属ナノ粒子/半導体間のヘテロ相界面の緻密設計により選択的な物質変換を実現する試みは国内外でも全く見られない。さらに、ヘテロ相界面への酸化および還元サイトの導入により新たな物質変換を導き出す点は、これまでに試みられたことのない極めて新規性の高い先駆的な研究と言える。また、金属ナノ粒子上への活性点の創出により高次の触媒機能を制御し、高難度の有機合成を達成する試みはこれまでに見出されたことのない新しい触媒機能の発現を導き出す重要な研究と言える。これらの研究成果は、触媒材料の創製に対する新しい考え方を導くだけでなく、材料化学分野へ幅広く波及するはずである。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (9件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Photocatalytic NH3 Splitting on TiO2 Particles Decorated with Pt?Au Bimetallic Alloy Nanoparticles2020

    • 著者名/発表者名
      Shiraishi Yasuhiro、Toi Shota、Ichikawa Satoshi、Hirai Takayuki
    • 雑誌名

      ACS Applied Nano Materials

      巻: 3 号: 2 ページ: 1612-1620

    • DOI

      10.1021/acsanm.9b02380

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Doping of Nb5+ Species at the Au-TiO2 Interface for Plasmonic Photocatalysis Enhancement2019

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Shiraishi, Jun Imai, Naoki Yasumoto, Hirokatsu Sakamoto, Shunsuke Tanaka, Satoshi Ichikawa, Takayuki Hirai
    • 雑誌名

      Langumuir

      巻: 35 号: 16 ページ: 5455-5462

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.8b04075

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] オキシ塩化鉄光触媒による硝酸からのアンモニア生成2020

    • 著者名/発表者名
      森山絢太、白石康浩、平井隆之
    • 学会等名
      第100日本化学会春季年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 光触媒型過酸化水素生成におけるレゾルシノール-ホルムアルデヒド樹脂の調製条件の効果2020

    • 著者名/発表者名
      佐藤竜太、萩 拓己、白石康浩、平井隆之
    • 学会等名
      第100日本化学会春季年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 金ナノ粒子担持塩化銀光触媒による塩化物イオン水溶液からの次亜塩素酸生成2020

    • 著者名/発表者名
      島華穂、白石康浩、平井隆之
    • 学会等名
      第100日本化学会春季年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] アンモニアからの光触媒的水素生成におけるPt-Au合金ナノ粒子助触媒の担持効果2019

    • 著者名/発表者名
      戸井翔太、白石康浩、平井隆之
    • 学会等名
      第124回触媒討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 異なるpH条件で調製したレゾルシノール-ホルムアルデヒド樹脂を光触媒とする過酸化水素生成2019

    • 著者名/発表者名
      萩 拓己、白石康浩、平井隆之
    • 学会等名
      第124回触媒討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] グラフェンナノ粒子を担持した窒化炭素光触媒による過酸化水素からの水素生成2019

    • 著者名/発表者名
      上田祐輝、白石康浩、平井隆之
    • 学会等名
      第124回触媒討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 金ナノ粒子/二酸化チタンプラズモン光触媒の接合界面におけるニオブ種のドープ効果2019

    • 著者名/発表者名
      今井 純、白石康浩、平井隆之
    • 学会等名
      第99回日本化学会春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Pt-Au合金ナノ粒子/二酸化チタン光触媒によるアンモニアからの水素生成2019

    • 著者名/発表者名
      戸井翔太、白石康浩、平井隆之
    • 学会等名
      第123回触媒討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] リン化ニッケルナノ粒子を担持したホウ素ドープ窒化炭素光触媒による水と窒素からのアンモニア合成2019

    • 著者名/発表者名
      千代聖道、白石康浩、平井隆之
    • 学会等名
      第123回触媒討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 大阪大学大学院基礎工学研究科付属太陽エネルギー化学研究センター・平井研究室

    • URL

      http://www.cheng.es.osaka-u.ac.jp/hirailab/home.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 大阪大学太陽エネルギー化学研究センター平井研究室

    • URL

      http://www.cheng.es.osaka-u.ac.jp/hirailab/home.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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