| 研究課題/領域番号 |
20H02699
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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32010:基礎物理化学関連
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| 研究機関 | 日本大学 |
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研究代表者 |
加藤 隆二 日本大学, 工学部, 教授 (60204509)
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| 研究分担者 |
四方 潤一 日本大学, 工学部, 教授 (50302237)
関 和彦 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, 上級主任研究員 (60344115)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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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 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2023年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2022年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2021年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2020年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
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| キーワード | 酸化チタン / 過渡吸収 / 電荷再結合 / マイクロ波 / テラヘルツ / 光触媒 / 過渡吸収分光 / 非接触光伝導計測 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
太陽光を直接エネルギーに変換する技術は人類の持続的発展のために欠かすことのできない技術である。最も有望な材料である固体光触媒では、光によって電荷（正孔と電子）が生成され、これらが適切に酸化・還元反応を起こすことでエネルギー生産を実現している。残念ながらまだ効率は十分ではなく、反応機構の解明が課題となっている。
本研究は代表的な光触媒材料である酸化チタンの電荷再結合反応について、新たに開発する多波長過渡吸収分光法とダブルパルス脱トラップ過渡吸収法によって徹底的に解析することで実用光触媒材料における反応物理化学を確立する。これは光エネルギー変換技術の実現に向けた大きな一歩となる。
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| 研究実績の概要 |
本年度は下記の①から③について検討を行った。
①「電荷再結合反応に対する吸着酸素の効果」一昨年度に見出した吸着酸素の効果について論文にまとめ、J.Phys.Chem.Cに投稿していたところ、いくつかの審査意見に対して回答を行い、修正稿が受理された。また、これまで透過型の光学配置であったが、市販の粉状光触媒の計測を可能とするため、拡散反射光学系を導入し、その最適化によって吸光度として10^-5を計測できる高感度拡散反射過渡吸収分光計を構築することができた。申請者の知る限り、ナノ秒の時間分解能の装置としては最も感度が高いものである。この装置を用いて種々の酸化チタン粉末について電荷再結合速度を計測した。微弱励起条件において再結合速度が励起光強度に依存しない現象を見出した。これは酸化チタン中に残存している電子との再結合が優勢になると考えることで説明できる。この結果について現在論文をまとめている。
②「マイクロ波過渡吸収装置の改良」アルコールは酸化チタン中の正孔と効率よく反応を起こす。そこでアルコール存在下でのマイクロ波過渡吸収装置の計測を進め、反応の収率評価を行うことができた。
③「発光計測」過渡吸収と相補的な情報を得ることができる発光測定も併せて行っている。すでに信頼できるスペクトルと発光収率については論文発表しており、本年度は時間分解分光について系統的な計測を行った。具体的にはピコ秒からマイクロ秒まで計測可能な発光分光計を構築し、5種類の市販の酸化チタンについて計測した。アナターゼ酸化チタンについて励起子の発光であることを突き止め、発光収率の粒径依存性の理論モデルと併せてJ.Chem.Physに投稿し、受理された。ルチル酸化チタンについても興味深い発光挙動が観測されており、発光機構について検討中である。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。
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