| 研究課題/領域番号 |
20K15383
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 東京理科大学 |
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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)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 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 |
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)
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| 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 |
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| 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。
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| 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。
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| 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。
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