| 研究課題/領域番号 |
19H02812
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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 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
藤塚 守 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (40282040)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2022年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2021年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2020年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2019年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
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| キーワード | 半導体光触媒 / レーザーフラッシュホトリシス / 単一粒子分光 / 貴金属ナノ粒子 / 人工光合成 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、太陽光を用いた人工光合成に用いる半導体光触媒に超高速分光ならびに単一分子分光を適用することでナノスケールの不均一界面でおこっている物質間相互作用や化学反応を解明し、構成要素ならびに構造の最適化を行う。本研究では特に可視近赤外光応答性に優れた貴金属ナノ粒子やグラフィティックカーボンナイトライド(g-C3N4)、さらにはブラックフォスフォラス(BP)や電荷移動性に優れたTiO2メソ結晶などを複合化したナノ光触媒の検討を行う。高活性なナノ光触媒を実現するための知見を獲得し、太陽光を最大限に活用できる光エネルギー変換系の設計指針を提案する。
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| 研究成果の概要 |
半導体光触媒を用いた高効率な光エネルギー変換系の構築には、半導体と増感剤や助触媒が形成する不均一界面で生じる化学反応過程を時間空間的に正しく理解することが不可欠であることから、本研究ではサブピコ秒から数十数百ピコ秒の時間領域での正孔と電子のダイナミクスをフェムト秒時間分解拡散反射等の時間分解分光で明らかにするとともに、半導体光触媒の活性点での反応を単一粒子レベルで評価を行った。その結果、高効率な半導体光触媒を達成するための電子移動過程や活性点に関する情報が得られた。これらの結果は半導体光触媒のさらなる高活性化への設計指針になるものと期待される。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、フェムト秒時間分解拡散反射等の時間分解分光や顕微鏡を用いた単一粒子レベルの分光を用いることにより、時間および空間分解的に半導体光触媒の反応を明らかにした。時間分解分光からは光励起により生じた電子および正孔が長寿命化することおよび十分な酸化還元力を保持することが触媒反応に重要なことを明示し、また、単一粒子レベルの検討からは触媒反応には半導体のどのような構造が寄与しているかを明らかにした。これらの結果は触媒設計に寄与する点において学術的に意義がある。また、再生可能エネルギーである太陽光の利用を前提とした可視近赤外光への応答性や低コスト化の検討は社会的に意義あるものと考えられる。
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