| 研究課題/領域番号 |
18H02065
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分36010:無機物質および無機材料化学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
葉 金花 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, MANA主任研究者 (90230630)
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| 研究分担者 |
長尾 忠昭 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, MANA主任研究者 (40267456)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
14,820千円 (直接経費: 11,400千円、間接経費: 3,420千円)
2021年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2020年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2019年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2018年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
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| キーワード | プラズモニックナノ触媒 / 二酸化炭素の資源化 / 太陽光吸収利用 / 表面プラズモン共鳴 / ホットキャリア / 小分子活性化 / 二酸化炭素の再利用 / 金属触媒 / 太陽光利用 / 二酸化炭素の活性化 / メタンの直接変換 / ナノ金属触媒 |
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| 研究成果の概要 |
本研究では、太陽光を利用した二酸化炭素の資源化に向けて、金属ナノ触媒の光誘起表面プラズモン共鳴に基づく太陽光の高度利用および二酸化炭素の低温活性化に挑戦した。その結果、VIII族金属NiおよびCuをベースとした新規耐熱合金プラズモニックナノ触媒の創製に成功し、また、これらの触媒を利用した高効率な光誘起二酸化炭素からのメタノール生成などの触媒反応を実現した。また、理論計算と実験の連携によってプラズモニックナノ触媒におけるホットキャリアの挙動および反応促進機構を明らかにした。さらに熱輻射の少ない材料と複合させることで、屋外太陽光照射下で二酸化炭素のメタン化に成功し、将来的な実用化に道筋を示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
二酸化炭素の資源化研究は温室ガスの削減と新たな資源の創出に重要であり、世界中で激しい研究競争が繰り広げられている。本研究は従来の半導体人工光合成による光吸収利用のボトルネックを突破し、ナノ金属の表面プラズモン共鳴現象を利用することで、紫外から赤外までの太陽光エネルギーを利用可能にし、二酸化炭素からメタン等燃料への変換効率を大幅に向上させた。本研究は二酸化炭素の資源化を可能にする斬新な材料技術およびその学理に関する重要な知見を提供し、カーボンニュートラルの実現に寄与することが期待される。
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