| 研究課題/領域番号 |
19J23357
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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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 | 京都大学 |
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研究代表者 |
小川 幹太 (2019) 京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 特別研究員 |
小川 幹太 (2020-2021) 京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-25 – 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 |
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2021年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2020年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2019年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
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| キーワード | 人工光合成 / 光触媒 / 水分解 / 水素 / 層状化合物 / エネルギー / PEC |
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| 研究開始時の研究の概要 |
人工光合成の 1 つである半導体光触媒を用いる水分解は、太陽光によるクリーンな水素製造技術として期待され、世界中で盛んに研究されている。層状酸ハロゲン化物Bi4NbO8Clはその特異なバンド構造から、新規水分解用光触媒材料群としての期待が高い。しかし現状その水の酸化、還元活性はいずれも低く、高活性化のための層状酸ハロゲン化合光触媒の設計指針は皆無と言っていい。これまでに新合成法の開発によるバルク性能向上を実現した。本研究ではその表面に着目し、本化合物群の光触媒特性の更なる高性能化、および光触媒としての設計指針の確率を目的とする。この目的の達成のために、光触媒粒子の結晶面制御や表面修飾を行う。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、半導体光触媒を用いる太陽光水分解の高効率化を目指して、Bi系層状酸ハロゲン化物に着目し、新たな光触媒の開発を行った。Bi系層状酸ハロゲン化物は、近年、水分解に適したバンド位置と可視光応答性および、光照射下での安定性をも有することから新規光触媒材料群として期待されている。本研究では、その中でも酸ヨウ化物に着目し、新たなBi系層状酸ハロゲン化物光触媒の開発による水分解効率の向上を目指し、本年度は、3種類の新規酸ヨウ化物光触媒の開発に成功した。
本研究ではこれまで、ペロブスカイトを含んだ層状酸ヨウ化物が、可視光エネルギーを用いて、水を酸化し、酸素を生成できる光触媒として機能することを見出している。これは、従来のヨウ素を含む化合物とは決定的に異なる。ヨウ素を含む化合物水分解用の多くは、塩素や臭素といった他のハロゲンを含む化合物よりも、狭いバンドギャップを有するものの、水分解用光触媒としては不安定であるとされてきた。それに対し、本研究で見出した層状ペロブスカイト酸ハロゲン化物は、狭いバンドギャップを有しながら、安定な水分解用光触媒として機能する。
さらに、本年度は、新たに3つの層状ペロブスカイト酸ヨウ化物の開発に成功した。これまでに光触媒として見出した酸ヨウ化物は、ペロブスカイト層が2層型の物質であり、酸ヨウ化物の合成報告は、これに限られていた。一方、塩化物に関しては、ペロブスカイト1層型、3層型など、様々なレパートリーが存在する。そこで、本研究では、これまで合成報告例の無かった層状酸ヨウ化物の合成に取り組み、その結果、3つの新規化合物の開発に成功した。いずれも塩化物よりも高活性な光触媒として機能することを見出し、層状ペロブスカイト酸ヨウ化物の水分解用光触媒としての可能性を広げたといえる。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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