| 研究課題/領域番号 |
21H04677
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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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 |
中区分32:物理化学、機能物性化学およびその関連分野
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| 研究機関 | 分子科学研究所 |
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研究代表者 |
横山 利彦 分子科学研究所, 物質分子科学研究領域, 教授 (20200917)
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| 研究分担者 |
小板谷 貴典 京都大学, 理学研究科, 准教授 (60791754)
山本 航平 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 次世代放射光施設整備開発センター, 研究員 (30844823)
倉橋 直也 分子科学研究所, 物質分子科学研究領域, 特任助教 (20973382)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-05 – 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 |
42,120千円 (直接経費: 32,400千円、間接経費: 9,720千円)
2023年度: 12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円)
2022年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円)
2021年度: 18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)
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| キーワード | 大気圧光電子分光 / オペランド分光 / 界面 / 二酸化炭素 / メタノール合成 / 電気化学的還元反応 / 光電子分光 / 化学反応 / 固液界面 / 気液界面 / シンクロトロン放射光 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
固体‐液体界面および液体‐気体界面における化学反応機構の解明を目的として、オペランド固液・気液界面硬X線雰囲気制御光電子分光システムを新たに開発する。定常状態・平衡状態・遅い化学反応を観測する「静的オペランド固液・気液界面X線光電子分光システム」と液体の流れを利用した時間分解測定のための「動的オペランド固液・気液界面X線光電子分光システム」を新たに開発し、多様なタイムスケールで化学反応のリアルタイム分光観測を実施する。これににより均一系触媒・不均一触媒・電気化学反応の反応機構解明に展開することで新たな化学反応学理の構築ならびに触媒反応の開発・改良に大きく貢献できる。
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| 研究成果の概要 |
物質材料評価で広く用いられるX線光電子分光(XPS)法は光電子の運動エネルギー計測の必要性から通常高真空下で測定されるが、近年の放射光源や計測機器の格段の進歩の恩恵から大気圧下でのXPS計測が可能になってきた。本研究では、動作中の触媒や電気化学セルのオペランド硬X線光電子分光、特に液体を含む系の計測手法の開発を行い、CO2還元のための不均一系CuZnAl触媒および電気化学セルの反応中の表面吸着生成物の同定等に成功した。実効的な測定条件は、試料温度~300℃、気体圧力~0.5気圧程度であり、世界最高性能機器の一つといえ、広く共用利用に供しており多くの研究者の方々の利用に期待したい。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
近年の科学技術計測におけるデバイスやシステムの評価・解析では、動作中の状態をありのままオペランド観測することが強く期待されるようになった。光電子分光法は実験室でも物質・材料の化学状態解析等で広く活用されている計測手法であり、本研究で開発した電池等の液体状態を含む系でもオペランド硬X線光電子分光法はSPring-8において共用機器に供されており、我が国の多くの研究者に活用していただける。本システムは、環境・エネルギー分野で必須の緊喫課題であるCO2還元、窒素固定化、蓄電池・燃料電池・電気分解、動作中半導体デバイスなど極めて広い物質・材料開発に極めて有効に機能しうる。
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