| 研究課題/領域番号 |
19H00838
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分27:化学工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
山下 弘巳 大阪大学, 工学研究科, 教授 (40200688)
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| 研究分担者 |
森 浩亮 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (90423087)
桑原 泰隆 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (40635330)
亀川 孝 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50525136)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
45,500千円 (直接経費: 35,000千円、間接経費: 10,500千円)
2021年度: 13,780千円 (直接経費: 10,600千円、間接経費: 3,180千円)
2020年度: 15,860千円 (直接経費: 12,200千円、間接経費: 3,660千円)
2019年度: 15,860千円 (直接経費: 12,200千円、間接経費: 3,660千円)
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| キーワード | 光触媒 / 表面プラズモン共鳴 / 増強電場 / 汎用元素 / シングルサイト / 水素キャリア / CO2還元 / 可視光利用 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
表面プラズモン共鳴を利用した機能材料の開発において、汎用元素を利用した安価なプラズモン材料の新規創成およびそのプラズモン材料を基盤とした高性能触媒の開発を実施する。プラズモン共鳴による触媒活性発現の機構を理解しながら、プラズモン材料と触媒活性点とをハイブリッド化することで表面プラズモン共鳴を利用する高性能触媒の開発を行う。オペランド観察実験と理論化学計算の支援により反応機構・プラズモン作用機構の解明を行うとともに、光エネルギーを新たな反応場（増強電場・強光場・電子移動）構築に利用する革新的触媒反応プロセスの創出を目指す。
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| 研究成果の概要 |
表面プラズモン共鳴を利用した機能材料の開発において、汎用元素を利用した安価なプラズモン材料の新規創成およびそのプラズモン材料を基盤とした高性能触媒の開発を実施した。物質合成や材料組織制御による実験手法と第一原理計算手法を組み合わせ、材料中の電子密度・分布とプラズモン共鳴発現の相関を理解することで、光利用効率が高く、幅広い光の波長域を利用できる新しいプラズモン材料（HxMo3-yなど）を創成した。プラズモン共鳴による触媒活性発現の機構を理解しながら、プラズモン材料と触媒活性点とをハイブリッドすることで表面プラズモン共鳴を利用し水素キャリ変換やCO2還元に高性能を示す触媒を開発した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
“表面プラズモン共鳴”を利用した機能材料の開発は、これまで、AuやAgナノ粒子などの高価な貴金属を利用した開発が主流である。貴金属を使用せず安価な汎用元素を利用して“表面プラズモン共鳴”を発現する材料を開発し、新規触媒を開発する試みは世界に先駆けた研究である。プラズモン材料利用による新しい触媒の開発は、多種多様な触媒反応への応用が期待でき、既存触媒プロセスの高効率化、省エネ化、低コスト化を実現できる可能性を秘めている。安価なプラズモン材料やユニークな反応性を持つシングルサイト触媒活性種との融合が実用段階に達すれば、元素戦略的にも希少金属触媒の使用量を低減できるキーテクノロジーに成り得る。
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