| 研究課題/領域番号 |
19H02806
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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 |
小区分36020:エネルギー関連化学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
加藤 英樹 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (60385515)
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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 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2021年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2020年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2019年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円)
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| キーワード | 表面欠陥 / 再結合 / アニール / 還元力 / バナジン酸ビスマス / 酸窒化物 / ボールミル処理 / 金属担持 / 表面修飾 / 電子トラップ / 水分解 / 水素生成 / 共担持 / 結晶方位 / Zスキーム |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では太陽光で効率良く水を水素と酸素に分解できる光触媒の構築を目指して，光触媒のトラップ制御による革新的機能向上を行う。有望な光触媒材料と期待されながらも低効率にとどまっている酸窒化物光触媒は，トラップ制御によりリミッターが解除され革新的な機能向上が可能になると考えられる。また，太陽光下で水分解が可能なＺスキーム型光触媒系においても，水素生成光触媒および酸素生成光触媒をそれぞれトラップ制御により高活性化することで更なる高活性化が可能になると期待される。
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| 研究成果の概要 |
機械的粉砕により微粒子化したバナジン酸ビスマス光触媒の表面には欠陥に由来する多数のトラップが形成され活性は著しく低下するものの，アニール処理により表面再構築することで活性は粉砕前の試料よりも向上した。また，還元力の乏しいペロブスカイト型に助触媒能の無い金属イリジウムを担持すると銀イオンを酸化剤に用いた犠牲的酸素生成に対する活性が顕著に向上することを見出した。種々の解析の結果，金属イリジウム担持により光励起電子の還元力が向上し，銀イオンの還元反応が促進されたことが酸素生成の高活性化の要因であることが分かった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
機械的粉砕による光触媒活性の低下は通説化されていた。本研究においてトラップ制御のための後処理と組み合わせることで光触媒の種類によっては高活性化できることを見出したことは，光触媒研究の発展に貢献する知見である。また，本研究では助触媒能の無い微粒子担持により光励起電子の還元力を増大させられることを見出した。これらは新しい知見であり，光触媒研究，ひいては，カーボンニュートラルに貢献する人工光合成の発展の発展に貢献すると期待される。
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