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表面プラズモン共鳴を利用した光熱触媒による二酸化炭素のメタン化

研究課題

研究課題/領域番号 18K05207
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34030:グリーンサステイナブルケミストリーおよび環境化学関連
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

加古 哲也  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, 主任研究員 (00399411)

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
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード光 / 二酸化炭素 / 温暖化 / 還元 / メタン / 二酸化炭素還元 / 表面プラズモン
研究成果の概要

二酸化炭素を触媒、光、水素を利用してメタンを始めとする化学エネルギーに効率よく変換する触媒材料及びそのシステムについて研究を行った。その結果、複数の実験系および触媒において表面プラズモン共鳴を有効に利用した光熱触媒反応が観測され、活性の向上が見られた。その活性向上効果は表面プラズモン共鳴を示す金属と合金の距離や光吸収能、担体などによって大きく影響を受け、また、その影響、効果についてのメカニズムについても併せて考察した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

二酸化炭素還元反応では比較的合成しづらいメタノールを常圧で銅触媒を用いることで初めて産出させることに成功した。メタノールはメタンよりも液体で保持しやすいので、運搬、移動という点でメリットがあると思われる。これらの成功には表面プラズモン共鳴が寄与しており、その効果を様々な触媒、(二酸化炭素還元メタン合成などの)反応系において確認できた。メタンの生成活性を向上させることにも成功した。

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

    (9件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 5件、 査読あり 9件)

  • [雑誌論文] Solar-driven production of hydrogen and acetaldehyde from ethanol on Ni-Cu bimetallic catalysts with solar-to-fuels conversion efficiency up to 3.8 %2020

    • 著者名/発表者名
      Luo Shunqin、Song Hui、Philo Davin、Oshikiri Mitsutake、Kako Tetsuya、Ye Jinhua
    • 雑誌名

      Applied Catalysis B: Environmental

      巻: 272 ページ: 118965-118965

    • DOI

      10.1016/j.apcatb.2020.118965

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Targeted removal of interfacial adventitious carbon towards directional charge delivery to isolated metal sites for efficient photocatalytic H2 production2020

    • 著者名/発表者名
      Li Yunxiang、Wang Shengyao、Wang Pei、He Yu、Wang Xusheng、Chang Kun、Lin Huiwen、Ding Xing、Chen Hao、Zhang Hongwei、Izumi Yasuo、Kako Tetsuya、Ye Jinhua
    • 雑誌名

      Nano Energy

      巻: 76 ページ: 105077-105077

    • DOI

      10.1016/j.nanoen.2020.105077

    • 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] Selective Photo-oxidation of Methane to Methanol with Oxygen over Dual-Cocatalyst-Modified Titanium Dioxide2020

    • 著者名/発表者名
      H.Song, X. Meng, S. Wang, W. Zhou, S. Song, T. Kako, and J. Ye
    • 雑誌名

      ACS Catalysis

      巻: 10 号: 23 ページ: 14318-14326

    • DOI

      10.1021/acscatal.0c04329

    • NAID

      120007175157

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photogenerated Charge Carriers Dynamics on La- and/or Cr-Doped SrTiO3 Nanoparticles Studied by Transient Absorption Spectroscopy2020

    • 著者名/発表者名
      F. Ichihara, F. Sieland, P. Hong, D. Philo, A. Duong, K. Chang, T. Kako, D. Bahnemann, and J. Ye
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry C

      巻: 124 号: 2 ページ: 1292-1302

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.9b09324

    • NAID

      120006953322

    • 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] Atomic carbon chains-mediated carriers transfer over polymeric carbon nitride for efficient photocatalysis2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Li, J. Ren, S. Ouyang, W. Hou, T. Petit, H. Song, H. Chen, D. Philo, T. Kako and J. Ye
    • 雑誌名

      APPLIED CATALYSIS B-ENVIRONMENTAL

      巻: 259 ページ: 118027-118027

    • DOI

      10.1016/j.apcatb.2019.118027

    • 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] Direct and Selective Photocatalytic Oxidation of CH4 to Oxygenates with O2 on Cocatalysts/ZnO at Room Temperature in Water2019

    • 著者名/発表者名
      H. Song, X. Meng, S. Wang, W. Zhou, X. Wang, T. Kako , J. Ye
    • 雑誌名

      JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY

      巻: 141 号: 51 ページ: 20507-20515

    • DOI

      10.1021/jacs.9b11440

    • 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] Study on the enhancement of photocatalytic environment purification through ubiquitous-red-clay loading2019

    • 著者名/発表者名
      T. Kako et al.,
    • 雑誌名

      SN Applied Sciences

      巻: 1 号: 1 ページ: 138-138

    • DOI

      10.1007/s42452-018-0149-x

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Visible-Light-Mediated Methane Activation for Steam Methane Reforming under Mild Conditions: A Case Study of Rh/TiO2 Catalysts2018

    • 著者名/発表者名
      H. Song, T. Kako et al.
    • 雑誌名

      ACS Catalysis

      巻: 8 号: 8 ページ: 7556-7565

    • DOI

      10.1021/acscatal.8b01787

    • 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] Implantation of Iron(III) in porphyrinic metal organic frameworks for highly improved photocatalytic performance2018

    • 著者名/発表者名
      L. Shi, T. Kako et al
    • 雑誌名

      Applied Catalysis B: Environmental

      巻: 224 ページ: 60-68

    • DOI

      10.1016/j.apcatb.2017.10.033

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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