| 研究課題/領域番号 |
21H02018
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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35030:有機機能材料関連
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| 研究機関 | 早稲田大学 |
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研究代表者 |
西出 宏之 早稲田大学, 理工学術院, 名誉教授 (90120930)
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| 研究分担者 |
須賀 健雄 早稲田大学, 理工学術院, 准教授 (10409659)
篠原 浩美 早稲田大学, 理工学術院総合研究所(理工学研究所), 次席研究員(研究院講師) (70339703)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
12,610千円 (直接経費: 9,700千円、間接経費: 2,910千円)
2023年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2022年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2021年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
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| キーワード | 有機機能材料 / レドックス反応 / ホール輸送高分子 / 光触媒 / 水分解 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ポリチオフェンおよびポリアリールアミン誘導体などの薄層フィルムが、固有なホール輸送能の他に、水分子の還元/酸化反応の触媒能を兼ね備え、光照射下での水分解（水素/酸素発生）に作動することを実証する。電荷分離輸送/界面での水分子への電荷注入の化学を有機高分子薄層を対象に問い掛け、有機高分子材料の湿式・光触媒として潜在性を明らかにする。環境適合・次世代エネルギー源としての水素・過酸化水素のon site製造法に繋がる実験でもある。
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| 研究成果の概要 |
可視光下、有機共役高分子/水界面でのホールまたは電子の水分子への注入反応の化学的な意味を議論し、有機高分子材料の光電気化学的なレドックス触媒としての高い可能性を実証した。ポリチオフェンなどホール輸送性共役高分子の膜を例に、固有な光吸収能と電荷輸送能の他に、水分子の酸化による酸素発生または還元による水素発生さらに水中酸素分子の還元による過酸化水素の生成が光照射で著しく促進され、条件によっては印加電圧の助け無しに酸化還元能を示すことを、その機作・湿式デバイスとしての要件とあわせ明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
光触媒による水分解は従来、n型無機半導体での開発が主流であるが、光吸収・電荷分離能高いp型ホール輸送有機共役高分子に初めて着目する。研究盛んな精密共役高分子に対し、単純単一の共役高分子薄膜を対象に、水界面の電子(ホール)授受を解析し、純有機高分子への可視光照射による水分子の酸化/還元（酸素/水素発生）という未知の化学機能を引き出す。膜への照射で純酸素（別室で純水素）を発生でき、水酸化還元電位に適したエネルギー準位や反応界面の設計も容易である。太陽光下での水から過酸化水素水の簡易製造などにも波及した。この水分解・湿式デバイスで得た新知見は、汎用乾式デバイスでも示唆多く、空気二次電池等にも繋がる。
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