| 研究課題/領域番号 |
21K05231
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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 | 大阪公立大学 (2022-2023)
大阪府立大学 (2021) |
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研究代表者 |
堀内 悠 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (90611418)
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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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 多孔性金属錯体 / 多孔性配位高分子 / 可視光応答型光触媒 / 欠陥制御 / 水素製造 / 光触媒 / 水素生成 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
太陽光と水から水素を製造することが可能な光触媒水分解系の構築は、現在のエネルギー問題の解決策として有望視されている。有機-無機ハイブリッド骨格に基づくユニークな光機能性を実現する多孔性金属錯体（PCP）は光触媒開発における有望な材料候補であるが、実用化に資する高い反応効率を実現するに至っていない。本研究では、PCP光触媒の新規材料設計の観点から、光と熱の同時印加により配位子欠陥を導入する新規手法を確立するとともに、構築した欠陥サイトの反応性評価と同サイトへの選択的かつ高分散な助触媒複合化を通して、高効率太陽光水分解系を実現するPCP光触媒の開発を行う。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、多孔性金属錯体（PCP）光触媒の新規材料設計の観点から、光と熱の同時印加によりリンカー欠陥を導入する新規手法の確立と、構築した欠陥サイトへの選択的かつ高分散な助触媒複合化を通した、高効率光水素生成反応を実現するPCP光触媒の開発を実施した。Ti系PCP光触媒に対し光熱処理を施すことで、リンカー脱離の進行が確認されるとともに、可視光駆動型の光水素生成反応における反応活性が向上することを明らかにした。また、光触媒反応時に熱印加を行うことでも活性の向上効果が発現することを見出すとともに、光と熱の同時印加条件での白金助触媒担持による高活性化を実現した。
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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、多孔性金属錯体（PCP）の特徴に基づき、多孔性骨格のフレキシブル性を利用することで、PCP材料内での新規な光触媒反応サイトの創出手法と助触媒固定化手法の開発に成功した。これらは、太陽光水素製造プロセスの根幹を担う高効率光触媒を設計する上での重要技術と言え、現在のエネルギー・環境問題の解決を前進させる研究成果である。加えて、本技術は、吸着サイトの創出が重要となるガス吸着材、ガス分離材を始めとする他の機能性材料の設計にも応用可能であり、多岐の分野の発展に貢献しうる研究成果である。
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