| 研究課題/領域番号 |
21K05140
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分34030:グリーンサステイナブルケミストリーおよび環境化学関連
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| 研究機関 | 岩手大学 |
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研究代表者 |
西館 数芽 岩手大学, 理工学部, 教授 (90250638)
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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 |
3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2021年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | 光触媒 / ダブルペロブスカイト / 第一原理計算 / 仕事関数 / バンドギャップ / 表面電子状態 / 第一原理電子状態計算 / 電子構造 / 反応機構 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
光触媒作用のある半導体はいくつか知られているが，その中でも最も一般に用いられているのは酸化チタンである。しかしながらバンドギャップが 3.2 eV と 大きいため感度が紫外域のみに限られてしまう。可視光に感度のあるダブルペロブスカイト型光触媒は 太陽光により効率的に水素を製造できるポテンシャルを秘めている。しかしながらダブルペ ロブスカイト型光触媒の更なる機能向上のためには原子構造と電子構造についての理解と， 表面における反応機構の解明欠かせない。この難題の解決に理論の立場から貢献する。
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| 研究成果の概要 |
光触媒作用のある半導体はいくつか知られているが，その中でも最も一般に用いられているのは酸化チタンである。しかしながらバンドギャップが 3.2 eV と大きいため感度 が紫外域のみに限られてしまう。本研究は可視光に感度のある光触媒であるBa2PrBiO6ダブルペロブスカイトに焦点をあて，その表面電子構造を理論的に調べた。第一原理計算の結果，極性面に依存して表面バンドギャップのエネルギー位置が変化すること，および表面の欠陥がバンドギャップに影響を及ぼす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 |
本研究成果は酸化チタンに代わる光触媒として注目をあつめているダブルペロブスカイトについて，その表面電子構造を理論的にあきらかにしたものである。仕事関数を詳細にしらべ，表面バンドギャップが水の解離反応準位に来ることを明らかにした。さらに表面の欠陥によるバンドギャップの変調が，バンドギャップの実験値を説明できることを見いだした。また水分子を表面においた計算から，有限温度において水の吸着と解離が発生することを明らかにした。
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