| 研究課題/領域番号 |
21H02049
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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36020:エネルギー関連化学
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| 研究機関 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
立川 貴士 神戸大学, 分子フォトサイエンス研究センター, 教授 (20432437)
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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 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2023年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2022年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2021年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
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| キーワード | 光触媒 / 光水分解 / 過酸化水素 / 水素エネルギー / 太陽光利用 / 金属酸化物 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
独自に開発した世界最高性能のメソ結晶光電極を用いて、高効率かつ高選択的な太陽光水分解を達成するための動作原理と材料設計指針を獲得する。特に、単一粒子レベルのオペランド顕微分光計測から、高効率電荷分離のための駆動力、光電流生成における極めて小さな活性化エネルギーの起源、水の酸化における酸素と過酸化水素の選択性を支配する局所構造と反応経路などを明らかにする。得られた知見を統合して、高効率かつ高選択的な水の酸化反応をつかさどる新しいサイエンスを見いだし、より高機能な光エネルギー変換系を合理設計するための知的基盤を提供する。
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| 研究成果の概要 |
光触媒作用による太陽光水分解から水素ガスとともに有用化成品を製造することができれば、より高付加価値な光エネルギー変換システムの構築につながる。本研究では、安価かつ化学的に安定で、広域の可視光を吸収できるヘマタイトをメソ結晶化し、光電極材料として用いることで、基礎薬品である過酸化水素を高効率かつ選択的に生成することに成功した。ヘマタイトにドーピングしたスズイオンとチタンイオンが偏析することで形成される複合酸化物助触媒が表面酸化反応の効率や選択性を向上させる鍵であることがわかった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
光触媒として有用なヘマタイトの表面を改質することで、これまでほとんど生成しなかった過酸化水素を高い効率と選択性で得ることに成功し、その要因の一端を明らかにした。今後は、光触媒電極の更なる高効率化や他の金属酸化物や反応系への応用展開、実用化を目指した太陽光水素・過酸化水素オンサイト製造システムの開発が期待される。
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