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金属酸化物粉末の「同定」と精密評価を可能にする電子トラップ密度解析法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18H03923
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分36:無機材料化学、エネルギー関連化学およびその関連分野
研究機関北海道大学

研究代表者

大谷 文章  北海道大学, 触媒科学研究所, 教授 (80176924)

研究分担者 高島 舞  北海道大学, 触媒科学研究所, 助教 (10772345)
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
40,040千円 (直接経費: 30,800千円、間接経費: 9,240千円)
2020年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円)
2019年度: 12,870千円 (直接経費: 9,900千円、間接経費: 2,970千円)
2018年度: 15,600千円 (直接経費: 12,000千円、間接経費: 3,600千円)
キーワード電子トラップ / 光音響分光法 / エネルギー分布 / 同定 / 純度 / 粒子混合均一性 / ワイドバンドギャップ / 短波長紫外線光源 / 薄膜試料 / 逆二重励起光音響分光法 / エネルギー密度分布 / 高感度化 / 標準試料 / 八面体形状アナタース酸化チタン / くりかえし再現性 / 一致度 / 試料充填法 / 換算係数 / 測定エネルギー範囲拡大 / 高忠実化 / エネルギー分布解析 / 金属酸化物
研究成果の概要

金属酸化物や窒化炭素などの半導体固体材料のほとんどがもつ空の電子準位である電子トラップについてそのエネルギー分布を測定する逆二重励起光音響分光法(RDB-PAS)について,その基本原理の解明をおこなって適用範囲の拡大をはかるとともに,基本原理に対して高忠実な測定結果を得るための装置の改良および条件設定を行った.また,広範囲の試料についての測定結果から,従来の物性・特性測定手法を利用することなく,RDB-PASのみにより,試料間の一致,類似および相違を定量的に評価する方法を開発するとともに,従来法では得られなかったアモルファス(非晶質)および表面特性を定量的に評価できることをしめした.

研究成果の学術的意義や社会的意義

従来,分子状の有機化合物にのみ要求されてきた「同定」という概念が,逆二重励起光音響分光法による測定結果をつかって無機固体物質にも適用できることをしめした.これは,従来の分析手法では不可能な,アモルファス(非晶質)と表面構造を巨視的(マクロスコピック)かつ定量的に評価できたことにもとづく.本手法で「ほぼ同一」と判定された試料は,あらゆる物性,特性あるいは反応性がほぼおなじであることから,同定の妥当性がしめされた.また,無機固体物質にはなかった「純度」についても同様に定量できることをしめした.さらに,異種粒子間の相互作用が測定結果にあたえる影響を利用して,粒子の混合の均一性の評価も可能である.

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

    (47件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (11件) 雑誌論文 (21件) (うち国際共著 16件、 査読あり 21件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 12件、 招待講演 13件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] The Pennsylvania State University(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Northeast Normal University(中国)

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      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Universitas Jember(インドネシア)

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      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] VISTEC(タイ)

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      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Jagiellonian University(ポーランド)

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      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Khon Kaen University(タイ)

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      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Manchester Metropolitan University(英国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] 南ポメラニア工科大学/ヤゲウォ大学/グダンスク工科大学(ポーランド)

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      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] ミラノ大学/トリノ大学(イタリア)

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      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] マエジョ大学(タイ)

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      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] マレーシア工科大学(マレーシア)

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      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Do Particles Interact Electronically-Proof of Interparticle Charge-transfer Excitation between Adjoined Anatase and Rutile Particles2021

    • 著者名/発表者名
      Shen Yang、Nitta Akio、Takashima Mai、Ohtani Bunsho
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 50 号: 1 ページ: 80-83

    • DOI

      10.1246/cl.200636

    • NAID

      130007965990

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      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cubic Cu2O nanoparticles decorated on TiO2 nanofiber heterostructure as an excellent synergistic photocatalyst for H2 production and sulfamethoxazole degradation2021

    • 著者名/発表者名
      Sekar Karthikeyan、Chuaicham Chitiphon、Vellaichamy Balakumar、Li Wei、Zhuang Wei、Lu Xiaohua、Ohtani Bunsho、Sasaki Keiko
    • 雑誌名

      Applied Catalysis B: Environmental

      巻: 294 ページ: 120221-120221

    • DOI

      10.1016/j.apcatb.2021.120221

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Combined Spectroscopic Methods of Determination of Density of Electronic States: Comparative Analysis of Diffuse Reflectance Spectroelectrochemistry and Reversed Double-Beam Photoacoustic Spectroscopy2021

    • 著者名/発表者名
      Kobielusz Marcin、Nitta Akio、Macyk Wojciech、Ohtani Bunsho
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 12 号: 11 ページ: 3019-3025

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.1c00262

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The role of the shell in core-shell-structured La-doped NaTaO3 photocatalysts2021

    • 著者名/発表者名
      Sudrajat Hanggara、Kitta Mitsunori、Ito Ryota、Yoshida Tomoko、Katoh Ryuzi、Ohtani Bunsho、Ichikuni Nobuyuki、Onishi Hiroshi
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 23 号: 14 ページ: 8868-8879

    • DOI

      10.1039/d1cp00375e

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      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Direct Amorphous-structure Analysis: How are Surface/Bulk Structure and Activity of Titania Photocatalyst Particles Changed by Milling?2021

    • 著者名/発表者名
      Chen Guangyi、Takashima Mai、Ohtani Bunsho
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 50 号: 4 ページ: 644-648

    • DOI

      10.1246/cl.200825

    • NAID

      130008025781

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      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A promising Zn-Ti layered double hydroxide/Fe-bearing montmorillonite composite as an efficient photocatalyst for Cr(VI) reduction: Insight into the role of Fe impurity in montmorillonite2021

    • 著者名/発表者名
      Chuaicham Chitiphon、Xiong Yihuang、Sekar Karthikeyan、Chen Weinan、Zhang Li、Ohtani Bunsho、Dabo Ismaila、Sasaki Keiko
    • 雑誌名

      Applied Surface Science

      巻: 546 ページ: 148835-148835

    • DOI

      10.1016/j.apsusc.2020.148835

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Energy-resolved distribution of electron traps for O/S-doped carbon nitrides by reversed double-beam photoacoustic spectroscopy and the photocatalytic reduction of Cr(VI)2020

    • 著者名/発表者名
      Chuaicham, C.; Karthikeyan, S.; Ohtani, B.; Sasaki, K.
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 56 号: 26 ページ: 3793-3796

    • DOI

      10.1039/c9cc09988c

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Elucidation of the electron energy structure of TiO2(B) and anatase photocatalysts through analysis of electron trap density2020

    • 著者名/発表者名
      Nagakawa Haruki、Ochiai Tsuyoshi、Ma He、Wang Changhua、Zhang Xintong、Shen Yang、Takashima Mai、Ohtani Bunsho、Nagata Morio
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 10 号: 31 ページ: 18496-18501

    • DOI

      10.1039/d0ra02587a

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Water-Splitting Activity of La-Doped NaTaO3 Photocatalysts Sensitive to Spatial Distribution of Dopants2020

    • 著者名/発表者名
      Sudrajat Hanggara、Kitta Mitsunori、Ito Ryota、Nagai Sota、Yoshida Tomoko、Katoh Ryuzi、Ohtani Bunsho、Ichikuni Nobuyuki、Onishi Hiroshi
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 124 号: 28 ページ: 15285-15294

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.0c03822

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Enhanced Solar Photothermal Catalysis over Solution Plasma Activated TiO22020

    • 著者名/発表者名
      Yu Fei、Wang Changhua、Li Yingying、Ma He、Wang Rui、Liu Yichun、Suzuki Norihiro、Terashima Chiaki、Ohtani Bunsho、Ochiai Tsuyoshi、Fujishima Akira、Zhang Xintong
    • 雑誌名

      Advanced Science

      巻: 7 号: 16 ページ: 2000204-2000204

    • DOI

      10.1002/advs.202000204

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Crystallization of well-defined anatase nanoparticles in SBA-15 for the photocatalytic decomposition of acetic acid2020

    • 著者名/発表者名
      Vibulyaseak Kasimanat (Guy)、Ohtani Bunsho、Ogawa Makoto
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 10 号: 54 ページ: 32350-32356

    • DOI

      10.1039/d0ra04528d

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Optically Transparent Colloidal Dispersion of Titania Nanoparticles Storable for Longer than One Year Prepared by Sol/Gel Progressive Hydrolysis/Condensation2020

    • 著者名/発表者名
      Sano Keito、Kuttassery Fazalurahman、Shimada Tetsuya、Ishida Tamao、Takagi Shinsuke、Ohtani Bunsho、Yamakata Akira、Honma Tetsuo、Tachibana Hiroshi、Inoue Haruo
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 12 号: 40 ページ: 44743-44753

    • DOI

      10.1021/acsami.0c12951

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fabrication and characterization of ternary sepiolite/g-C3N4/Pd composites for improvement of photocatalytic degradation of ciprofloxacin under visible light irradiation2020

    • 著者名/発表者名
      Chuaicham Chitiphon、Pawar Radheshyam Rama、Karthikeyan Sekar、Ohtani Bunsho、Sasaki Keiko
    • 雑誌名

      Journal of Colloid and Interface Science

      巻: 577 ページ: 397-405

    • DOI

      10.1016/j.jcis.2020.05.064

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Importance of ZnTiO3 phase in ZnTi-mixed metal oxide photocatalysts derived from layered double hydroxide2020

    • 著者名/発表者名
      Chuaicham, C.; Karthikeyan, S.; Song, J. T.; Ishihara, T.; Ohtani, B.; Sasaki, K.
    • 雑誌名

      ACS Appl. Mater. Interfaces

      巻: 12 号: 8 ページ: 9169-9180

    • DOI

      10.1021/acsami.9b18785

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Characterisation and properties of visible light-active bismuth oxide-titania composite photocatalysts2019

    • 著者名/発表者名
      Ratova, M.; Tosheva, L.; Kelly, P. J.; Ohtani, B.
    • 雑誌名

      Sust. Mater. Tech.

      巻: 22 ページ: e00112-e00112

    • DOI

      10.1016/j.susmat.2019.e00112

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Correlation of the Photocatalytic Activities of Cu, Ce and/or Pt-Modified Titania Particles with their Bulk and Surface Structures Studied by Reversed Double Beam Photoacoustic Spectroscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Unwiset, P.; Chen, G.; Ohtani, B.; Chayakul Chanapattharapol, K.
    • 雑誌名

      Catalysts

      巻: 9 号: 12 ページ: 1010-1022

    • DOI

      10.3390/catal9121010

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Identification and characterization of titania photocatalyst powders using their energy-resolved distribution of electron traps as a fingerprint2019

    • 著者名/発表者名
      Nitta Akio、Takashima Mai、Takase Mai、Ohtani Bunsho
    • 雑誌名

      Catalysis Today

      巻: 321-322 ページ: 2-8

    • DOI

      10.1016/j.cattod.2017.12.020

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of energetics with {001} facet-dominant anatase TiO2 scaffold on electron transport in CH3NH3PbI3 perovskite solar cells2019

    • 著者名/発表者名
      Maitani Masato M.、Tateyama Akito、Boix Pablo P.、Han Guifang、Nitta Akio、Ohtani Bunsho、Mathews Nripan、Wada Yuji
    • 雑誌名

      Electrochimica Acta

      巻: 300 ページ: 445-454

    • DOI

      10.1016/j.electacta.2019.01.102

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Influence of TiO2 structure on its photocatalytic activity towards acetaldehyde decomposition2019

    • 著者名/発表者名
      Tryba B.、Jafari S.、Sillanp M.、Nitta A.、Ohtani B.、Morawski A.W.
    • 雑誌名

      Applied Surface Science

      巻: 470 ページ: 376-385

    • DOI

      10.1016/j.apsusc.2018.11.137

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Reversed double-beam photoacoustic spectroscopy of metal-oxide powders for estimation of their energy-resolved distribution of electron traps and electronic-band structure2018

    • 著者名/発表者名
      Nitta Akio、Takashima Mai、Murakami Naoya、Takase Mai、Ohtani Bunsho
    • 雑誌名

      Electrochimica Acta

      巻: 264 ページ: 83-90

    • DOI

      10.1016/j.electacta.2017.12.160

    • NAID

      120006796028

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hydrothermal synthesis and photocatalytic activities of stabilized bismuth vanadate/bismuth tungstate composites2018

    • 著者名/発表者名
      Ketwong Pradudnet、Takashima Mai、Nitta Akio、Pookmanee Pusit、Ohtani Bunsho
    • 雑誌名

      Journal of Environmental Chemical Engineering

      巻: 6 号: 2 ページ: 2048-2054

    • DOI

      10.1016/j.jece.2018.01.062

    • NAID

      120006820163

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Novel Approach of Efficient-Photocatalyst Design Based on Electron Trap-Distribution Analysis2021

    • 著者名/発表者名
      Ohtani, B.
    • 学会等名
      2020 Regional Conference of Environmental Engineering (RCENVE 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Attempts for Identification and Detailed Characterization of Metal-oxide Powders2021

    • 著者名/発表者名
      Ohtani, B.
    • 学会等名
      Hokkaido Indonesian Student Association Webinar: Materials Chemistry for Better Future
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 電子トラップ密度のエネルギー分布解析にもとづく光機能性材料の同定と精密評価2021

    • 著者名/発表者名
      大谷文章
    • 学会等名
      電気化学会第88回大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Novel Approach of Efficient-Photocatalyst Design Based On Electron Trap-distribution Analysis2020

    • 著者名/発表者名
      Ohtani, B.
    • 学会等名
      Pacific-Rim Meeting on Electrochemical and Solid State Science (PRiME2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Design, Preparation and Detailed Characterization of Photocatalysts Based on Energy-resolved Distribution of Electron Traps2020

    • 著者名/発表者名
      Ohtani, B.
    • 学会等名
      Symposium on Photocatalyst and Photocatalysis (Symphosis 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Identification and Characterization of Metal-oxide Materials Using Newly Developed Reversed Double-beam Photoacoustic Spectroscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Ohtani, B.
    • 学会等名
      The 24th Topical Meeting of International Society of Electrochemistry (ISE)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Interfacial charge-transfer excitation at an anatase-rutile junction: A hypothesis2019

    • 著者名/発表者名
      Ohtani, B.; Shen, Y.; Nitta, A.; Takashima, M.
    • 学会等名
      235th ECS Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Design of Heterogeneous Photocatalysis Based on Energy-resolved Distribution of Electron Traps: Novel Approach beyond the Band-Structure Model2019

    • 著者名/発表者名
      Ohtani, B.
    • 学会等名
      7th International Conference on Semiconductor Photochemistry (SP7)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Identification of photocatalyst material using newly developed reversed double-beam photoacoustic spectroscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Ohtani, B.
    • 学会等名
      Workshop - Photocatalysis-advances in water and environmental remediation
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Design of Heterogeneous Photocatalysis Based on Energy-resolved Distribution of Electron Traps2019

    • 著者名/発表者名
      Ohtani, B.
    • 学会等名
      The 3rd International Symposium on Recent Progress of Energy and Environmental Photocatalysis (Photocatalysis 3)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Identification and Characterization of Metal-Oxide Powders with Energy-Resolved Density of Electron Traps Measured By Reversed Double-Beam Photoacoustic Spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Ohtani, B.; Nitta, A.; Takase, M.; Takashima, M.
    • 学会等名
      233rd ECS Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Role of Electron Traps in Photocatalysis: Identification and Characterization of Metal Oxide Particulate Photocatalysts2018

    • 著者名/発表者名
      Ohtani, B.
    • 学会等名
      CIMTEC 2018: 8th Forum on New Materials
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 「参照ニオビアの総合評価-電子トラップのエネルギー分布解析2018

    • 著者名/発表者名
      大谷文章・村上雄馬・長尾昌紀・佐々木未希・村山恭子・高島舞
    • 学会等名
      第37回参照触媒討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Identification and Characterization of Metal-oxide Particles with Energy-resolved Distribution of Electron Traps2018

    • 著者名/発表者名
      Ohtani, B.; Nitta, A.; Murakami, Y.; Takase, M.; Takashima, M.
    • 学会等名
      EMN Meeting on Titanium-Oxides
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] 光触媒が一番わかる2019

    • 著者名/発表者名
      高島舞・大谷文章
    • 総ページ数
      175
    • 出版者
      技術評論社
    • ISBN
      9784297106171
    • 関連する報告書
      2019 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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