| 研究課題/領域番号 |
21K05236
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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 | 近畿大学 |
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研究代表者 |
納谷 真一 近畿大学, 有害物質処理室, 技術職員 (20329113)
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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: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2022年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2021年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
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| キーワード | プラズモニック光電極 / ドメインマッチング / ホットスポット / 光触媒による水の分解 / メソクリスタル / 正孔誘起LSPR / エピタキシャル成長 / ヘテロエピタキシャル接合 / 正孔誘起プラズモン共鳴 / ホットホール移動 / プラズモニック光触媒 / 正孔誘起プラズモン / ソーラー水素合成 / 光電極 / p型半導体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
高活性・高耐久性な正孔誘起プラズモニック光電極の実証と近赤外光を利用したソーラー水素合成の達成を目的として、下記の計画で研究を進める。
(1) これまでの知見を活かして合理的にCuS/p-SCナノ結晶薄膜をデザインし、合成および特徴づけを行う。
(2) CuS/p-SCナノ結晶薄膜電極を用いた光電気化学測定により、正孔誘起プラズモン駆動界面正孔移動を実証する。
(3) ソーラー水素製造光電気化学セルを作製し、性能評価を行うとともに、ホットスポットの形成や電極触媒作用の付与による高活性化を検討する。
(4) ヘテロエピタキシャル（HEPI）接合の形成等によりプラズモニック光電極の長寿命化を図る。
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| 研究成果の概要 |
本研究の主要な研究成果は以下のとおりである。(1) 正孔誘起LSPRの励起でCuSから担体へのホットホール注入が起こることを明らかにすることができた。(2) プラズモニック材料と担体とのドメインマッチングヘテロエピタキシャル接合により、プラズモニック光触媒電極の活性が飛躍的に向上することを明らかにした。(3）担体の集合体構造により、特異な反応場を形成出来ることが明らかとなった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
これまでに報告例のない正孔誘起プラズモンによる高効率な光電変換を実証するとともに、近赤外光を利用したソーラー水素合成を達成した。本研究で確立した、「結晶同士の原子レベル整合した界面の形成とファセット化によるホットスポットの形成」というこれまでにないコンセプトを元にした新たなプラズモニック光触媒の設計指針により、水素社会実現のために強く求められている、太陽光を利用したソーラー水素合成への道が開かれたものと考える。
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