| 研究課題/領域番号 |
21H02025
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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36010:無機物質および無機材料化学関連
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| 研究機関 | 東京農工大学 |
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研究代表者 |
中田 一弥 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (70514115)
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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 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2023年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2022年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
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| キーワード | 光触媒 / ボロンドープダイヤモンド / 還元反応 / ダイヤモンド / ホウ素ドープダイヤモンド / 不活性分子の還元 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
負の電子親和力を示すホウ素ドープダイヤモンド（BDD）は、光吸収によって高エネルギー電子を放出することが知られている。本研究では、溶液中においてBDDに光照射をした際に放出される高エネルギー電子に関する学理を構築するとともに、高エネルギー電子の強力な還元力を利用した新反応開拓と有用物質生成を行うことを目的とする。具体的には、BDDから生成した高エネルギー電子が引き起こす還元反応のメカニズム解明を行うとともに、常温・常圧で有用物質を高効率・高選択的に生成することを最終目標とする。本研究によって、様々な反応基質を極めて穏やかな条件下で有用物質へと変換する新しい反応系の確立が期待できる。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、BDD光触媒が生成する高エネルギー電子による還元反応のメカニズム解明を行い学理を構築するとともに、その知見を利用して窒素系化合物を原料とした難進行性の還元反応を常温・常圧下で進行させることを目標とする。その結果、BDD光触媒を用いることで、室温・常圧下において、窒素分子を還元し、水中にてアンモニウムイオンを生成できることを明らかにした。またBDD光触媒に助触媒を担持した結果、アンモニウムイオンの生成量が向上することがわかった。さらに、BDD光触媒表面の終端分子によって、窒素分子の還元効率が変化することを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、BDD光触媒を用いることで、常温・常圧下で窒素分子を還元してアンモニアを生成できることを明らかにした。本成果は、窒素分子の還元メカニズムに関する理解を深め、光触媒を用いた新たな反応の可能性を示すとともに、常温・常圧下でのアンモニア生成方法の確立により、エネルギーや環境負荷の低減が期待される。アンモニアは肥料や合成化学品の原料として広く使用されており、その生産方法の改善は農業や化学産業における持続可能性の向上に貢献する可能性がある。
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