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Study of group-IVB metal doped BiVO4 thin-films for development of a highly efficient Z-Scheme photocatalyst

研究課題

研究課題/領域番号 18K05010
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分31020:地球資源工学およびエネルギー学関連
研究機関筑波大学

研究代表者

ISLAM MONIRUL  筑波大学, 数理物質系, 助教 (30739719)

研究分担者 櫻井 岳暁  筑波大学, 数理物質系, 准教授 (00344870)
池田 茂  甲南大学, 理工学部, 教授 (40312417)
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
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワードPhotocatalyst / oxygen evolution / Hydrogen society / Photocarrier dynamics / zirconium doping / Defect study / Bismuth Valadium Oxide / Electronic Structure / Dopant-mechanism / Photocatalytic activity / sputtering / Photo-carrier dynamics / Sputtering / Recombination mechanism / Photo-activities / Optical Properties / Structural Properties / Crystal properties / Electrical properties / BiVO4 / Doping / Thin film / Characterization
研究成果の概要

将来のエネルギー源として期待される水素の生成を目指し、BiVO4 酸素 (O2) 発生光触媒の研究を行ってきました。 特に、光学特性、結晶構造、および光触媒性能に対する、BiVO4 材料へのジルコニウム (Zr) のドーピングの影響を研究しました。 n型伝導性を高めるBiVO4のBiサイトにZrが置換されていることを確認しています。 BiVO4 中の Zr の最適化されたドーピングは、Mo ドープ サンプルと比較してより多くの O2 を生成することにより、より良いパフォーマンスをもたらします。 さらに、スパッタリング法を使用して、Zr ドープ BiVO4 薄膜を作製することに成功しました。

研究成果の学術的意義や社会的意義

Understanding of doping mechanism of Zr in BiVO4 has academic interest for the enhancement of photo-catalytic performance. Development of BiVO4 photocatalyst will pave way to reduce dependence of carbon-di-oxide-emitting fossil fuels, and open path for the establishment of hydrogen society.

報告書

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

    (26件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 12件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 7件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Mechanism of Incorporation of Zirconium into BiVO4 Visible-Light Photocatalyst2021

    • 著者名/発表者名
      Abdellaoui Imane、Islam Muhammad M.、Remeika Mikas、Kanno Sorai、Okamoto Riku、Tajima Kazuya、Pawar Sachin A.、Ng Yun Hau、Budich Christian、Maeda Tsuyoshi、Wada Takahiro、Ikeda Shigeru、Sakurai Takeaki
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 125 号: 6 ページ: 3320-3326

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.1c00339

    • 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] Effect of Radio-Frequency Power on the Composition of BiVO4 Thin-Film Photoanodes Sputtered from a Single Target2021

    • 著者名/発表者名
      Liu Jiaqi、Tajima Kazuya、Abdellaoui Imane、Islam Muhammad Monirul、Ikeda Shigeru、Sakurai Takeaki
    • 雑誌名

      Energies

      巻: 14 号: 8 ページ: 2122-2122

    • DOI

      10.3390/en14082122

    • NAID

      120007190951

    • 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] Study of Defect Properties and Recombination Mechanism in Rubidium Treated Cu(In, Ga)Se2 Solar Cells2021

    • 著者名/発表者名
      Hamidou Tangara Setareh Zahedi-Azad,Jennifer Not,Jakob Schick,Alban Lafuente Sampietro, Muhammad Monirul Islam,Roland Scheer,and Takeaki Sakurai
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 129 号: 18

    • DOI

      10.1063/5.0046098

    • 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] Identification of deep level defects in CdTe solar cells using transient photo-capacitance spectroscopy2020

    • 著者名/発表者名
      Li Chuang、Hao Xia、He Yulu、Zhang Jingquan、Wu Lili、Li Wei、Wang Wenwu、Feng Lianghuan、Monirul Islam Muhammad、Akimoto Katsuhiro、Sakurai Takeaki
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 60 号: SB ページ: SBBF01-SBBF01

    • DOI

      10.35848/1347-4065/abcdac

    • 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] Photocarrier Recombination Dynamics in BiVO4 for Visible-Light Driven Water Oxidation2020

    • 著者名/発表者名
      I. Abdellaoui, M.M. Islam, M. Remeika, Y. Higuchi, T. Kawaguchi, T. Harada, C. Budich, T. Maeda, T. Wada, S. Ikeda, and T. Sakurai
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 124 号: 7 ページ: 3962-3972

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.9b10621

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Wavelength-dependent I-V characteristics of CuIn1-x Ga x (S,Se)2 solar cells and carrier recombination2019

    • 著者名/発表者名
      Alban Lafuente-Sampietro, Jingdong Chen, Shenghao Wang, Xia Hao, Muhammad Monirul Islam, Takuya Kato, Hiroki Sugimoto, Katsuhiro Akimoto, and Takeaki Sakurai
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 12 号: 6 ページ: 061001-061001

    • DOI

      10.7567/1882-0786/ab1ad8

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Effects of Zirconium Doping Into a Monoclinic Scheelite BiVO4 Crystal on Its Structural, Photocatalytic, and Photoelectrochemical Properties2018

    • 著者名/発表者名
      Ikeda Shigeru、Kawaguchi Takato、Higuchi Yui、Kawasaki Naoto、Harada Takashi、Remeika Mikas、Islam Muhammad M.、Sakurai Takeaki
    • 雑誌名

      Frontiers in Chemistry

      巻: 6 ページ: 266-266

    • DOI

      10.3389/fchem.2018.00266

    • NAID

      120007133960

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Deep level emission in polycrystalline CuGaSe2 thin-films observed by micro-photoluminescence2018

    • 著者名/発表者名
      Islam Muhammad Monirul、Wang Shenghao、Ishizuka Shogo、Shibata Hajime、Niki Shigeru、Akimoto Katsuhiro、Sakurai Takeaki
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57 号: 8S3 ページ: 08RC02-08RC02

    • DOI

      10.7567/jjap.57.08rc02

    • NAID

      210000149507

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Characterization of Defect Properties in Wide-Gap CuGaSe2 Thin-Film Solar-Cells2018

    • 著者名/発表者名
      Islam Muhammad Monirul、Ishizuka Shogo、Shibata Hajime、Niki Shigeru、Akimoto Katsuhiro、Sakurai Takeaki
    • 雑誌名

      Nanoscience and Nanotechnology Letters

      巻: 10 号: 4 ページ: 559-564

    • DOI

      10.1166/nnl.2018.2672

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Impurities removal process for high-purity silica production from diatomite2018

    • 著者名/発表者名
      Abdellaoui Imane、Islam Muhammad Monirul、Sakurai Takeaki、Hamzaoui Saad、Akimoto Katsuhiro
    • 雑誌名

      Hydrometallurgy

      巻: 179 ページ: 207-214

    • DOI

      10.1016/j.hydromet.2018.06.009

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Relationship between bandgap grading and carrier recombination for Cu(In,Ga)Se2-based solar cells2018

    • 著者名/発表者名
      Ando Yuta、Ishizuka Shogo、Wang Shenghao、Chen Jingdong、Islam Muhammad Monirul、Shibata Hajime、Akimoto Katsuhiro、Sakurai Takeaki
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57 号: 8S3 ページ: 08RC08-08RC08

    • DOI

      10.7567/jjap.57.08rc08

    • NAID

      210000149513

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Influence of potassium treatment on electronic properties of Cu(In1-xGax)(Se1-ySy)2 solar cells studied by steady state photo-capacitance and admittance spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Wang Shenghao、Hao Xia、Islam Muhammad Monirul、Kato Takuya、Sugimoto Hiroki、Akimoto Katsuhiro、Sakurai Takeaki
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57 号: 8S3 ページ: 08RC13-08RC13

    • DOI

      10.7567/jjap.57.08rc13

    • NAID

      210000149518

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Fabrication of Bismuth Vanadate photocatalyst films from single target by RF-sputtering method2020

    • 著者名/発表者名
      Liu Jiaqi
    • 学会等名
      The 81st JSAP Autumn Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Formation of nanocrystalline-Silicon through electrochemical reduction of SiO2 for the application in Solar cells,2020

    • 著者名/発表者名
      Muhammad Monirul Islam
    • 学会等名
      Virtual conference on Photovoltaic and Material Science, June 23, 2020, Organized by Centre for Crystal Growth (CCG), Vellore Institute of Technology (VIT), India.
    • 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] RF スパッタリング法による BiVO4薄膜成長法の検討2020

    • 著者名/発表者名
      田島 和哉
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Study of BiVO4 photocatalysts for application as anodes in photoelectrochemical water splitting system2019

    • 著者名/発表者名
      Muhammad Monirul Islam
    • 学会等名
      Tunisia-Japan Symposium on Science, Society and Technology (TJASSST 2019), Nov- 29- Dec 2, 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Recombination Mechanism in BiVO4 Photocatalyst Studied by Photoluminescence2019

    • 著者名/発表者名
      Imane Abdellaoui
    • 学会等名
      The 80th JSAP Autumn Meeting 2019, September 18th -21th, 2019, Sapporo Campus, Hokkaido University, Japan
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Study of Si-layers on graphite-substrates obtained through electrochemical reduction of silica powder2019

    • 著者名/発表者名
      Muhammad Monirul Islam
    • 学会等名
      2019 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 2019), Sep 2-5, 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Microstructural investigation of Silicon films electrochemically deposited on carbon materials2019

    • 著者名/発表者名
      Said Hajer
    • 学会等名
      Tunisia-Japan Symposium on Science, Society and Technology (TJASSST 2019), Nov- 29- Dec 2, 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Relationship between synthesis temperature and the photocatalytic activity of BiVO42019

    • 著者名/発表者名
      A. Imane, Kazuya Tajima, Mikas Remeika, Shigeru Ikeda, Takato Kawaguchi, Muhamed Islam Monirul, Takeaki Sakurai
    • 学会等名
      2019年第66応用物理学会 春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Enhanced photocatalytic activity of monoclinic BiVO4 via Zr doping.2019

    • 著者名/発表者名
      K. Tajima, I. Abdellaoui, M. Remeika, S. Ikeda, T. Kawaguchi, M.M. Islam, T. Maeda, T. Kusumoto, T. Wada, C. Budich, T. Sakurai
    • 学会等名
      甲南学園100周年記念国際科学シンポジム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Structural and Electrical Properties of Zr doped ms-BiVO4.2018

    • 著者名/発表者名
      I. Abdellaoui, K. Tajima, M. Remeika, S. Ikeda, T. Kawaguchi, M.M. Islam, T. Maeda, T. Kusumoto, T. Wada, C. Budich, T. Sakurai
    • 学会等名
      多元系化合物・太陽電池研究会 年末講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of zirconium doping on the structural and optical properties of BiVO42018

    • 著者名/発表者名
      I. Abdellaoui, M. Remeika, S. Ikeda, T. Kawaguchi, M.M. Islam, T. Maeda, T. Kusumoto, T. Wada, C. Budich, T. Sakurai
    • 学会等名
      2018年第79応用物理学会 秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Photocatalytic and photoelectrochemical properties of zirconium-doped bismuth vanadate2018

    • 著者名/発表者名
      Takato Kawaguchi, Yui Higuchi,a Naoto Kawasaki, Takashi Harada, Mikas Remeika, Muhammad Monirul Islam, Takeaki Sakurai, and Shigeru Ikeda
    • 学会等名
      The 8th Tokyo Conference on Advanced Catalytic Science and Technology (TOCAT8)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Photoluminescence Study of Alkali-doped Cu(In,Ga)(S,Se)2 materials2018

    • 著者名/発表者名
      Muhammad Monirul Islam, Shenghao Wang, Takuya Kato, Hiroki Sugimoto, Katsuhiro Akimoto, Takeaki Sakurai
    • 学会等名
      Conference: 21st International Conference on Ternary and Multinary CompoundsAt: Boulder, Colorado, USA
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study of Defects in Cu(In,Ga)(S,Se)2-based Solar Cells2018

    • 著者名/発表者名
      Takeaki Sakurai, J. Chen, Shenghao Wang, Muhammad Monirul Islam, Katsuhiro Akimoto, Yoshiaki Hirai, Takuya Kato, Hiroki Sugimoto,
    • 学会等名
      International Conference on Electronic Materials 2018, Daejeon, Korea
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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