| 研究課題/領域番号 |
21K05233
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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 | 東京電機大学 (2023)
東京理科大学 (2021-2022) |
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研究代表者 |
鈴木 孝宗 東京電機大学, 工学部, 講師 (10595888)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (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: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 多孔体 / 薄膜 / 光触媒 / 結晶格子歪み / ゾルーゲル法 / ゾル－ゲル法 / ゾルゲル法 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
光触媒の活性向上のためには、光励起により生成した電子-正孔対の解離および引き続く光キャリア移動を効率的に行う事が必要である。
近年、深部での光キャリア移動を促進する手法として、連続的な電位勾配や双極子モーメントによる内部電場の形成が提唱されており、これらは結晶格子歪みを用いて実現可能である。そこで、従来手法に比べ安価・容易に結晶格子歪みをもたらす手法として申請者が世界ではじめて提唱したメソ細孔の導入を介して、光触媒の活性向上を目指す。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、メソ細孔がもたらす結晶格子歪みを活用して結晶細孔内に電位勾配ならびに自発分極を誘発し、電子－正孔対の解離ならびに光キャリア移動を促進することで、光触媒活性を向上させることを目的としている。
これまでの研究で、疑似単結晶骨格を有するメソ多孔性酸化チタン薄膜の優れた光触媒活性には、反応面積の増加以上の要因があることを明らかにした。また、多孔体化により異方的な結晶格子歪みがもたらされていることも明らかにした。一方、第一原理計算からは自発分極は誘発されないと算出されたため、多孔性薄膜で観測された優れた光触媒活性は、申請時に想定したものとは異なる要因でもたらされていると考えられた。
そこで、反応に寄与する光キャリアの差が多孔性薄膜における優れた光触媒活性の要因ではないかと推測し、正孔犠牲材であるギ酸を添加したメチレンブルー(MB)の分解試験を実施した。メソ多孔性酸化チタン薄膜と比較用の無孔性単結晶いずれもMB分解がほぼ完全に抑制され、光触媒活性はほぼ正孔に由来していることが判明した。正孔が蓄積しやすいアナターゼ型(001)面が最表面に露出していることから、理にかなった結果ではあった。一方、細孔の有無による違いが見られなかったことから、多孔性薄膜における優れた光触媒活性の要因は光キャリアの差ではないことが判明した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
所属先変更により必要となった研究環境の再構築に時間を要したため。
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| 今後の研究の推進方策 |
引き続き、疑似単結晶骨格を有するメソ多孔性酸化チタン薄膜における優れた光触媒活性の要因解明に努める。また、当初目的である自発分極の誘発による光触媒活性の向上を達成するため、結晶格子歪みによる自発分極の誘発が報告されているチタン酸ストロンチウムでの研究に着手する。
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