| 研究課題/領域番号 |
18KK0161
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| 研究種目 |
国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))
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| 配分区分 | 基金 |
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| 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
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| 研究機関 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
大西 洋 神戸大学, 理学研究科, 教授 (20213803)
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| 研究分担者 |
一國 伸之 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (40261937)
丸山 伸伍 東北大学, 工学研究科, 准教授 (80732362)
橘田 晃宜 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (90586546)
長嶋 宏樹 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (60814027)
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| 研究期間 (年度) |
2018-10-09 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2021年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2020年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2019年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
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| キーワード | 金属酸化物 / 半導体 / ドーピング / ペロブスカイト構造 / 電子-正孔再結合 / オペランド計測 / 人工光合成 / 放射光 / 電子励起状態 / 電子－正孔再結合 / 水素燃料 / 半導体光触媒 / 金属ドーピング / X線吸収分光 / 電荷分離 / 国際共同研究 / ヘテロエピタキシャル成長 / 濃度傾斜 |
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| 研究成果の概要 |
人工合成をめざす半導体光触媒にドーピングした金属カチオンは、半導体結晶の完全性を損なう不純物であるにもかかわらず、なぜ電子-正孔再結合を抑制して光触媒反応の収率を向上させるのか？ この問いに答える多国間協働チームを組織してドーピングした金属元素の構造を解析した。タンタル酸ナトリウムとチタン酸ストロンチウムという二種類の半導体結晶にドーピングしたランタン・ストロンチウムなどの金属元素の局所構造を蛍光エックス線ホログラフィー・エックス線吸収微細構造・走査型透過電子顕微鏡などで明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
太陽光を用いて水を水素燃料に変換する化学反応（2H2O→2H2+O2）は広い意味での人工光合成である。CO2排出をともなわない持続可能な化学エネルギー供給の社会実装をめざして半導体光触媒の開発研究がすすんでいる。本研究ではこれまでに開発されてきた光触媒材料のうち最も反応収率が高いタンタル酸ナトリウムとチタン酸ストロンチウムに注目して、収率向上の鍵となる金属ドーピングの学理の一端を明らかにした。半導体光触媒が太陽光エネルギーを化学エネルギーへ転換するメカニズムを理解し、社会実装へむけたさらなる高機能化を支える知的基盤を提供する意義がある。
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