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ナノ制御空間内での固体界面創製に基づく光反応系の精密合成

研究課題

研究課題/領域番号 18K14315
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分36020:エネルギー関連化学
研究機関山梨大学

研究代表者

高嶋 敏宏  山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (60644937)

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
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
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: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード人工光合成 / 光触媒 / 水素 / ナノ構造 / 固体界面 / 無機合成
研究成果の概要

太陽光を利用した光触媒による水素製造の有効な手段の一つとして、可視光に応答可能な二種類の光触媒を金属ナノ粒子で接合して用いる全固体Z-スキーム光反応系の利用がある。同系が効率良く反応を駆動するにはこれら三種類の粒子の配列を制御し、粒子間での電子移動がスムーズに進行できるように制御する必要がある。そこで、本研究ではこれらの粒子の空間的配置を制御した上で、光反応系を構築することのできる新たな合成法の開発を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

全固体Z-スキーム光反応系を構築するには二種類の光触媒の間に金属ナノ粒子を挿入した接合構造を的確に構築する必要があるが、これまで一般的に三種類以上の無機ナノ粒子を順序良く並べることは非常に困難であった。そこで本研究では、光触媒による金属イオンの光還元を利用して一方の光触媒表面に選択的に金属ナノ粒子を析出させ、これを介してもう一方の光触媒と接合させることで接合構造の制御を実現した。そして、この制御により可視光のもとで水を分解し、水素を生成することに成功した。

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

    (23件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 4件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 7件、 招待講演 1件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] Silver Cocatalyst-Concentration Dependence of Overall Water Splitting Performance over Silver-Inserted Solid-State Heterojunction Photocatalyst Composed of Zinc Rhodium Oxide and Bismuth Vanadium Oxide2021

    • 著者名/発表者名
      H. Irie, M. Yoda, T. Takashima, and J. Osaki
    • 雑誌名

      Appl. Catal. B, Environ.

      巻: 284 ページ: 119744-119744

    • DOI

      10.1016/j.apcatb.2020.119744

    • 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] Facet-dependent activity of hematite nanocrystals toward the oxygen evolution reaction2020

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Takashima, Shota Hemmi, Qingyu Liu, Hiroshi Irie
    • 雑誌名

      Catalysis Science & Technology

      巻: 10 号: 11 ページ: 3748-3754

    • DOI

      10.1039/d0cy00655f

    • 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] Noble Metal Modification of CdS-Covered CuInS2 Electrodes for Improved Photoelectrochemical Activity and Stability2020

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Takashima, Yukitaka Fujishiro, Hiroshi Irie
    • 雑誌名

      Catalysts

      巻: 10 号: 9 ページ: 949-949

    • DOI

      10.3390/catal10090949

    • 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] Red light-inducible overall water-splitting photocatalyst, gold-inserted zinc rhodium oxide and bismuth vanadium oxide heterojunction, connected using gold prepared by sputtering in ionic liquid2020

    • 著者名/発表者名
      Yoda Masaomi、Takashima Toshihiro、Akiyoshi Kazutaka、Torimoto Tsukasa、Irie Hiroshi
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 153 号: 1 ページ: 014701-014701

    • DOI

      10.1063/5.0010100

    • 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] Induction of Concerted Proton-Coupled Electron Transfer during Oxygen Evolution on Hematite Using Lanthanum Oxide as a Solid Proton Acceptor2019

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Takashima, Koki Ishikawa, Hiroshi Irie
    • 雑誌名

      ACS Catalysis

      巻: 9 号: 10 ページ: 9219-9215

    • DOI

      10.1021/acscatal.9b02936

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cocatalyst Modification of Niobium-Substituted Silver Tantalate Photocatalyst for Enhanced Solar Water-Splitting Activity2019

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Takashima, Tsugeru Sano, Hiroshi Irie
    • 雑誌名

      International Journal of Hydrogen Energy

      巻: 44 号: 42 ページ: 23600-23609

    • DOI

      10.1016/j.ijhydene.2019.07.077

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Visible-light-induced water splitting on a hierarchically constructed Z-scheme photocatalyst composed of zinc rhodium oxide and bismuth vanadate2019

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Takashima, Narumi Moriyama, Yukitaka Fujishiro, Junya Osaki, Shugo Takeuchi, Bunsho Ohtani, Hiroshi Irie
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry A

      巻: 7 号: 17 ページ: 10372-10378

    • DOI

      10.1039/c8ta12316k

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 3.Proton Transfer Management for Efficient Oxygen Evolution on α-Fe2O3 Electrode2020

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Takashima, Shota Hemmi, Hiroshi Irie
    • 学会等名
      PRiME2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 5.Photoelectrochemical CO2 Reduction Using CuInS2 Photocathode Modified with CdS and Noble Metal Catalysts2020

    • 著者名/発表者名
      Yukitaka Fujishiro, Toshihiro Takashima, Hiroshi Irie
    • 学会等名
      PRiME2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 6.Gold Amount Dependence of Red Light Responsive Z-Scheme Photocatalyst on Water-Splitting Activity Using Gold Prepared by Sputtering in Ionic Liquid2020

    • 著者名/発表者名
      Masaomi Yoda, Toshihiro Takashima, Kazutaka Akiyoshi, Tsukasa Torimoto, Hiroshi Irie
    • 学会等名
      PRiME2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 7.Effect of the Fe/Co Ratio on Electrocatalytic OER Activity of CoFe-LDH2020

    • 著者名/発表者名
      Shota Hemmi, Toshihiro Takashima, Hiroshi Irie
    • 学会等名
      PRiME2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Key Factors for the Design of Active Iron-Based Oxygen Evolution Catalysts2019

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Takashima
    • 学会等名
      4th Edition of International Conference on Catalysis and Green Chemistry
    • 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] Construction of a Hierarchical Z-Scheme Photocatalyst Composed of Zinc Rhodium Oxide and Bismuth Vanadate for Overall Water Splitting2019

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Takashima, Narumi Moriyama, Yukitaka Fujishiro, Bunsho Ohtani, Hiroshi Irie
    • 学会等名
      The 13th Pacific Rim Conference of Ceramic Societies
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of Noble Metal Modification on Photoelectrochemical Property of Copper Indium Sulfide Electrode2019

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Takashima, Yukitaka Fujishiro, Hiroshi Irie
    • 学会等名
      3rd International Solar Fuels Conference International Conference on Artificial Photosynthesis-2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 層状複水酸化物への鉄イオン添加による酸素発生活性向上2019

    • 著者名/発表者名
      逸見翔太, 髙嶋敏宏, 入江 寛
    • 学会等名
      第8回JACI/GSCシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 可視光全域利用に向けた金を挿入した異種接合型水分解光触媒の構築2019

    • 著者名/発表者名
      依田将臣, 髙嶋敏宏, 入江 寛
    • 学会等名
      第8回JACI/GSCシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 十面体バナジン酸ビスマスの面異方性を接合に利用した二段階励起光水分解系の開発2018

    • 著者名/発表者名
      髙嶋敏宏、森山愛未、藤城幸峻、大谷文章、入江寛
    • 学会等名
      第24回シンポジウム「光触媒反応の最近の展開」
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 鉄酸化物ナノ粒子の表面構造制御による酸素発生活性の向上2018

    • 著者名/発表者名
      逸見翔太、髙嶋敏宏、入江寛
    • 学会等名
      第24回シンポジウム「光触媒反応の最近の展開」
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Identification and management of the descriptor for oxygen evolution reaction over iron oxide catalysts2018

    • 著者名/発表者名
      髙嶋敏宏、入江寛
    • 学会等名
      日本化学会第99回年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 山梨大学クリーンエネルギー研究センター太陽エネルギー変換研究部門

    • URL

      http://www.scgroup.yamanashi.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 髙嶋敏宏|山梨大学

    • URL

      https://www.ccn.yamanashi.ac.jp/~ttakashima/top/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 髙嶋敏宏|山梨大学 工学部

    • URL

      http://www.ccn.yamanashi.ac.jp/~ttakashima/top/index.html

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 山梨大学クリーンエネルギー研究センター 太陽エネルギー変換研究部門

    • URL

      http://www.ccn.yamanashi.ac.jp/~scesgroup/index.html

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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