| 研究課題/領域番号 |
21K05224
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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36010:無機物質および無機材料化学関連
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| 研究機関 | 山梨大学 |
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研究代表者 |
高嶋 敏宏 山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (60644937)
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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 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 人工光合成 / 光触媒 / ナノ材料 / 水素 / ナノ構造 / 配位化合物 / プルシアンブルー |
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| 研究開始時の研究の概要 |
2種類の光触媒とそれらをつなぐ固体導電層からなる全固体Z-スキーム光反応系では、接合構造の制御が光触媒間の電荷授受効率ひいてはZ-スキーム全体の光反応活性に極めて大きな影響を与える。しかしながら、3種類以上の無機化合物ナノ粒子の配置を制御する手法は現在、材料の種類や用途を問わず一般的に確立されていない。そこで本研究では固体導電層として配位化合物を利用することに着目し、光触媒と導電層間の接合に化学的な結合生成を伴う能動的な制御を施し、酸化反応サイトから還元反応サイトまでの効率的な電子移動に有利な構造を持つ反応系を開発し、高効率な光‐化学エネルギー変換を実現することを目的とする。
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| 研究成果の概要 |
光水分解に向けた全固体Z-スキーム光反応系を構築するには、導電性ナノ粒子を介して水素発生光触媒と酸素発生光触媒を接合した構造を構築することが本質的に重要である。しかし従来、三種類以上のナノスケールサイズの無機粒子を意図的に決まった順序で配列することはほぼ不可能であった。そこで本研究では、これまで導電性材料として用いられてきた金属粒子に代わり配位化合物を利用することを着想し、配位化合物が持つ化学的特性を制御しやすい特徴を活かして接合構造の制御手法の開発を行った。
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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、光触媒を用いた水分解による水素製造を可視光で行うために、二種類の光触媒を導電性ナノ粒子で接合して用いる全固体Z-スキーム光反応系の開発を行った。特に、この反応系では効率良く反応を進行させるには粒子間の電子移動をスムーズに行えるようにすることが重要であるため、これら三種類の粒子の配列を制御して系を構築できるように導電性ナノ粒子として配位化合物を用いて界面構造を化学的に制御するための検討を行った。
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