• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

誘導加熱を利用した金属助触媒の選択的加熱による高密着化と水分解活性の高性能化

研究課題

研究課題/領域番号 20K15383
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分36020:エネルギー関連化学
研究機関東京理科大学

研究代表者

山口 友一  東京理科大学, 理学部第一部応用化学科, 助教 (30843122)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード光触媒 / 助触媒 / 誘導加熱 / 還元処理 / 急速加熱・急冷 / 水素生成 / 金属酸化物 / ドーピング / 水分解 / 人工光合成 / 高周波誘導加熱
研究開始時の研究の概要

半導体光触媒と金属助触媒(導体)の導電性の違いを利用した誘導加熱による急速加熱・急速放冷の効果によって金属助触媒の選択的加熱を行い, 「粒子の粗大化の抑制」と, 「光触媒と助触媒の密着性の向上」の双方を実現することで水分解活性の向上を目指す。また,種々の単一金属および合金助触媒に本手法を適用し, 水分解活性に効果を示す金属助触媒を明らかにする。本研究で確立した手法を用いて精密に合成した助触媒担持光触媒は, 水分解において高活性であることを, 単一型またはZスキーム型を構築することで実証する。

研究成果の概要

光触媒を用いた水分解活性の向上には半導体光触媒およびその表面に担持する助触媒との界面の高密着化が重要である。そこで本研究では,助触媒を担持した光触媒に対して誘導加熱処理を施すことで光触媒活性の向上を目指した。Pt助触媒を担持したSrTiO3光触媒,およびIr助触媒を担持したIrドープSrTiO3光触媒に対して誘導加熱処理を施したところ,いずれの光触媒において水素生成半反応活性が向上した。従来の電気炉を用いた加熱処理と比較して,10分程度という短時間の処理で光触媒活性を向上させることに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

水素を用いた加熱処理(水素還元処理)は光触媒の高活性化のための有効な手法としてしばしば用いられてきた。しかし,処理に時間を要すること,危険性の高い水素を利用するという課題があった。本研究において誘導加熱処理を光触媒に適用することで迅速かつ安全な還元処理が可能となり,さらには高活性化にも成功したことは学術的・社会的に高い意義をもつ。水分解活性の高性能化という当初の目的は達成できなかったが,「粒子の焼結の抑制」および「半導体光触媒と助触媒との高密着化」による水素生成半反応活性の高活性化を誘導加熱処理によって実現できたことは本手法の有用性を示す結果であり,特筆するに値する。

報告書

(3件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 3件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] CO<sub>2</sub> Reduction Using Water as an Electron Donor over Heterogeneous Photocatalysts Aiming at Artificial Photosynthesis2022

    • 著者名/発表者名
      Yoshino Shunya、Takayama Tomoaki、Yamaguchi Yuichi、Iwase Akihide、Kudo Akihiko
    • 雑誌名

      Accounts of Chemical Research

      巻: 55 号: 7 ページ: 966-977

    • DOI

      10.1021/acs.accounts.1c00676

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Photocatalytic CO<sub>2</sub> Reduction Using Water as an Electron Donor under Visible Light Irradiation by Z-Scheme and Photoelectrochemical Systems over (CuGa)<sub>0.5</sub>ZnS<sub>2</sub> in the Presence of Basic Additives2022

    • 著者名/発表者名
      Yoshino Shunya、Iwase Akihide、Yamaguchi Yuichi、Suzuki Tomiko M.、Morikawa Takeshi、Kudo Akihiko
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 144 号: 5 ページ: 2323-2332

    • DOI

      10.1021/jacs.1c12636

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Visible light responsive photocatalysts developed by substitution with metal cations aiming at artificial photosynthesis2021

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi Yuichi、Kudo Akihiko
    • 雑誌名

      Frontiers in Energy

      巻: 15 号: 3 ページ: 568-576

    • DOI

      10.1007/s11708-021-0774-8

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Highly crystalline Na0.5Bi0.5TiO3 of a photocatalyst valence-band-controlled with Bi(iii) for solar water splitting2021

    • 著者名/発表者名
      Watanabe Kenta、Iikubo Yoichi、Yamaguchi Yuichi、Kudo Akihiko
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 57 号: 3 ページ: 323-326

    • DOI

      10.1039/d0cc07371g

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Preparation of Nanoparticle Porous-Structured BiVO4 Photoanodes by a New Two-Step Electrochemical Deposition Method for Water Splitting2021

    • 著者名/発表者名
      Ho-Kimura SocMan、Soontornchaiyakul Wasusate、Yamaguchi Yuichi、Kudo Akihiko
    • 雑誌名

      Catalysts

      巻: 11 号: 1 ページ: 136-136

    • DOI

      10.3390/catal11010136

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] In situ photoacoustic analysis of near-infrared absorption of rhodium-doped strontium titanate photocatalyst powder2020

    • 著者名/発表者名
      Shinoda Tatsuki、Yamaguchi Yuichi、Kudo Akihiko、Murakami Naoya
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 56 号: 91 ページ: 14255-14258

    • DOI

      10.1039/d0cc06414a

    • NAID

      120007166952

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Induction heating to Ir-doped SrTiO3 photocatalyst loaded with various cocatalysts toward enhanced H2 evolution under visible light irradiation2021

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Yamaguchi, Akihiko Kudo
    • 学会等名
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2021 (Pacifichem 2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 水素生成に活性なIr助触媒を担持したIrドープSrTiO3光触媒における誘導加熱処理効果2021

    • 著者名/発表者名
      山口友一,工藤昭彦
    • 学会等名
      第128回触媒討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 誘導加熱処理を施したIr助触媒を担持したIrドープSrTiO3の可視光照射下における光触媒特性2021

    • 著者名/発表者名
      山口友一,工藤昭彦
    • 学会等名
      第40回光がかかわる触媒化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Photocatalytic properties of metal oxide photocatalysts prepared by electrospray and hydrothermal methods2020

    • 著者名/発表者名
      山口友一, 工藤昭彦
    • 学会等名
      2020年web光化学討論会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2023-01-30  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi