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超微粒子化による多元系遷移金属酸化物の物性変化と可視光応答型光触媒への展開

研究課題

研究課題/領域番号 18K05275
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36010:無機物質および無機材料化学関連
研究機関鳥取大学

研究代表者

辻 悦司  鳥取大学, 工学研究科, 准教授 (80610443)

研究分担者 菅沼 学史  鳥取大学, 工学研究科, 准教授 (90731753)
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
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード多元系遷移金属酸化物 / 超微粒子 / 超薄膜 / 逆ミセル法 / ソルボサーマル法 / 遷移金属酸化物 / 水分解 / 可視光応答
研究成果の概要

本研究では、逆ミセル法やソルボサーマル法を利用し、酸素発生反応に対して触媒活性を示すブラウンミラーライト型やスピネル型多元系遷移金属酸化物を数nmの超微粒子や超薄膜にする新規合成法を開拓した。いずれの試料でも超微粒子にすることでバルクに比べ光吸収波長が短波長へとシフトした。また酸素発生反応に対する触媒活性が大きく向上し、可視光応答型光触媒の酸素発生助触媒として機能することを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、これまで数nmスケールの超微粒子化が困難であった結晶性多元系遷移金属酸化物を3 ~ 9 nmの超微粒子にする技術を開発した。超微粒子化により結晶性多元系遷移金属酸化物の光吸収波長の短波長化と触媒活性の向上を見出し、また可視光応答型光触媒の助触媒として利用できることを明らかにした。これによりこれまで可視光応答型光触媒に利用されてこなかった多元系遷移金属酸化物触媒の新たな設計指針を見出した。

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

    (23件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 7件、 招待講演 2件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Brownmillerite-type Crystalline Ca2FeCoO5 Ultrasmall Particles with Single-nanometer Dimensions as an Active Cocatalyst for Oxygen Photo-evolution Reaction2020

    • 著者名/発表者名
      E. Tsuji, R. Nanbu, Y. Degami, K. Hirao, T. Watanabe, N. Matsumoto, S. Suganuma and N. Katada
    • 雑誌名

      Part. Part. Syst. Charact.

      巻: 37 号: 5

    • DOI

      10.1002/ppsc.202000053

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ソルボサーマル法によるスピネル型複合酸化物超微粒子の合成と酸素発生に対する触媒活性2021

    • 著者名/発表者名
      多郎畑匠、辻悦司、菅沼学史、片田直伸
    • 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
  • [学会発表] 人工光合成を目指した結晶性複合酸化物超微粒子助触媒の合成2020

    • 著者名/発表者名
      辻 悦司、片田 直伸
    • 学会等名
      大阪大学ナノテクノロジー設備供用拠点 微細構造解析プラットフォーム2020年度 第1回地域セミナー
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 水溶液中でのスピネル型(Fe, Mn, NiCo2O4/Ga2O3による二酸化炭素光還元2020

    • 著者名/発表者名
      藤田悠平、松本直也、辻悦司、菅沼学史、片田直伸
    • 学会等名
      第126回触媒討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 逆ミセルと酸化物担体を利用する結晶性Ca2FeCoO5ナノ薄膜の合成と酸素発生電極触媒活性2020

    • 著者名/発表者名
      足立廉、辻悦司、菅沼学史、片田直伸
    • 学会等名
      第126回触媒討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Composite Photocatalyst of Brownmillerite-type Ca2FeCoO5 Ultrafine Particles and Anodic Porous Film for Oxygen Evolution Reaction2019

    • 著者名/発表者名
      Etsushi Tsuji, Kei Hirao, Yoshiki Degami, Ryosuke Nanbu, Satoshi Suganuma and Naonobu Katada
    • 学会等名
      3rd International Symposium on Anodizing Science and Technology
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Influence of Oxide Supports on Nanostructure of Brownmillerite-type Ca2FeCoO5 Synthesized by Reverse Micelle Method2019

    • 著者名/発表者名
      足立廉、南部良輔、辻悦司、菅沼学史、片田直伸
    • 学会等名
      第10回触媒科学研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 逆ミセル法によるZnO上でのスピネル型NiCo2O4超微粒子の合成と単離2019

    • 著者名/発表者名
      多郎畑匠、辻悦司、菅沼学史、片田直伸
    • 学会等名
      第13回触媒道場
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] さまざまな酸化物担体上での結晶性コバルト系複合酸化物ナノ構造体の合成と酸素発生触媒活性2019

    • 著者名/発表者名
      足立廉、南部良輔、辻悦司、菅沼学史、片田直伸
    • 学会等名
      第13回触媒道場
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Enhancement of Photocatalytic Activity of TiO2 for Oxygen Evolution by Brownmillerite-type Ca2FeCoO5 Ultrafine Particles2019

    • 著者名/発表者名
      Etsushi Tsuji, Ryosuke Nanbu, Takeyuki Watanabe, Satoshi Suganum and Naonobu Katada
    • 学会等名
      The 14th European Congress on Catalysis
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 逆ミセル法による結晶性Ca2FeCoO5超微粒子酸素発生助触媒の構造制御と光触媒活性2019

    • 著者名/発表者名
      辻 悦司、南部 良輔、出上 慶貴、菅沼 学史、片田 直伸
    • 学会等名
      第124回触媒討論会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Synthesis of Ultrafine Particles of Crystalline Solid Solution with a Single Nano-metric Dimension for Photooxidation of Water2019

    • 著者名/発表者名
      Etsushi Tsuji
    • 学会等名
      The 36th International Japan-Korea Seminar on Ceramics
    • 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] ブラウンミラーライト型Ca2FeCoO5ナノ薄膜の合成と酸素発生触媒活性2019

    • 著者名/発表者名
      足立廉、南部良輔、辻悦司、菅沼学史、片田直伸
    • 学会等名
      2019年日本化学会中国四国支部大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Enhancement of Photocatalytic Activity of Tungsten Oxide for Water Splitting by Modification with Brownmillerite-type Fe-Co Oxide2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshiki Degami, Etsushi Tsuji, Satoshi Suganuma and Naonobu Katada
    • 学会等名
      The 8th Tokyo Conderence on Advanced Catalytic Science and Technology
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis of Brownmillerite Ca2Fe2-xCoxO5 Ultrafine Particles with Nano Metric Dimension on Titanium Dioxide Surface by Reverse Micelle Method2018

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Nanbu, Takeyuki Watanabe, Etsushi Tsuji, Satoshi Suganuma and Naonobu Katada
    • 学会等名
      The 8th Tokyo Conderence on Advanced Catalytic Science and Technology
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Incorporation of Brownmillerite-type Ca2FeCoO5 Ultrafine Particles into Macropores of TiO2 Nanotubular Film by Electrophoretic Method2018

    • 著者名/発表者名
      Kei Hirao, Etsushi Tsuji, Satoshi Suganuma and Naonobu Katada
    • 学会等名
      The 8th Tokyo Conderence on Advanced Catalytic Science and Technology
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Influence of Loading of Brownmillerite-type Ca2FeCoO5 on Photocatalytic Activity of Iron Oxide for Oxygen Evolution Reaction2018

    • 著者名/発表者名
      Naoya Matsumoto, Etsushi Tsuji, Satoshi Suganuma and Naonobu Katada
    • 学会等名
      The 8th Tokyo Conderence on Advanced Catalytic Science and Technology
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ブラウンミラーライト型Ca2FeCoO5超微粒子複合型光触媒の合成と光酸素発生活性2018

    • 著者名/発表者名
      辻 悦司、南部 良輔、渡辺 武之、菅沼 学史、片田 直伸
    • 学会等名
      2018年電気化学秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] WO3へのブラウンミラーライト型Ca2FeCoO5の担持による水の光電気分解反応の促進2018

    • 著者名/発表者名
      出上慶貴、辻悦司、菅沼学史、片田直伸
    • 学会等名
      2018年電気化学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 直径約4 nmのブラウンミラーライト型Ca2FeCoO5を担持した複合型光触媒の合成と光酸素発生触媒活性2018

    • 著者名/発表者名
      南部良輔、渡辺武之、辻悦司、菅沼学史、片田直伸
    • 学会等名
      第122回触媒討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 鳥取大学工学部化学バイオ系学科片田研究室

    • URL

      http://katalab.org/tsuji/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 鳥取大学工学部化学バイオ系学科片田研究室

    • URL

      http://katalab.org/

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書
  • [産業財産権] 金属酸化物含有複合体およびその製造法、ならびにそれを用いた酸素の発生方法2021

    • 発明者名
      辻悦司、足立廉、菅沼学史、片田直伸
    • 権利者名
      辻悦司、足立廉、菅沼学史、片田直伸
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2021-024411
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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