| 研究課題/領域番号 |
20K05266
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(C)
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分28030:ナノ材料科学関連
|
|---|
| 研究機関 | 岡山大学 |
|---|
研究代表者 |
田嶋 智之 岡山大学, 環境生命科学学域, 講師 (90467275)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
|
|---|
| キーワード | 単層カーボンナノチューブ / 光電変換 / ヘテロ接合 / 光触媒 / 光水素生成反応 / ホットエレクトロン / ヘテロ接合界面 / チタニア / 高次エキシトン / CO2フリー / 光水素製造 / 半導体性カーボンナノチューブ / 光誘起電子移動 / 電子抽出剤 / 色素内包カーボンナノチューブ / CO2フリー水素製造 / 水分解光触媒 / ナノ同軸ヘテロ接合 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
これまでに本研究者が見出した、半導体性カーボンナノチューブ（s-SWCNTs）とフラロデンドロンによる自己組織化的なs-SWCNT/C60同軸ヘテロ接合の光電変換機能と水分解光触媒機能に関する研究を深化・発展させ、『内包色素/s-SWCNT/電子抽出層』からなるナノ同軸ヘテロ接合界面を種々構築し、s-SWCNTのヘリシティー選択的な光励起を利用し、様々なヘリシティーのs-SWCNTと他材料との光有機電子移動に関する学術的・基礎科学的な知見を得る。また、ナノ同軸ヘテロ接合と薄膜ヘテロ接合の違いを考察し、ナノ材料と有機分子との界面現象の理解を深め、光電変換効率の向上に必要な分子設計指針を得る。
|
| 研究成果の概要 |
SWCNTsの高次エキシトンからの直接電子抽出が可能な電子抽出剤として電子抽出剤として、バンド構造をもつTiO2を用いることを考え、SWCNT/TiO2/Ptハイブリッド光触媒の開発を行った。犠牲ドナーとして1-ベンジル-1,4-ジヒドロニコチンアミドの存在下、単色光を用いたSWCNTのヘリシティー選択的な光励起による光水素生成反応について検討したところ、(8,3)SWCNTのE22光励起 (680 nm)におけるEQYは43%にまで達し、これまで難しかったSWCNT高次エキシトンからの直接電子抽出の分子設計の指針を見出すことができた。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
s-SWCNTsの光吸収を利用した光電変換素子のうち、薄膜太陽電池は、性能が著しく向上し、新しい知見が報告されている。同軸ワイヤー状のヘテロ接合界面は、薄膜太陽電池でしばしば問題となる隣接するs-SWCNT間の励起子移動を考慮する必要がないことや、複数のヘリシティーが混在しても活性への影響が小さいなどの利点が多い。本研究成果はSWCNTを中心とした光触媒分野だけでなく、光デバイスの根本的な性能向上となり得るSWCNTの光物性に関する基礎科学的で重要な知見が得られたものと考えられ、今後、光触媒や太陽電池など様々な光機能デバイスの応用に関して多岐にわたる分野でのブレイクスルーが期待される。
|
