| 研究課題/領域番号 |
21K05254
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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36020:エネルギー関連化学
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
小谷 弘明 筑波大学, 数理物質系, 助教 (10610743)
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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: 1,300千円 (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: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 酸化チタン / ポルフィリン / 酸素 / 水 / 電子移動 / 光触媒 / ハイブリッド光触媒 / 過酸化水素 / ハイブリッド / ハイブリッド触媒 / 酸素還元反応 / 光増感剤 / 有機無機ハイブリッド触媒 / 小分子活性化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
エネルギー問題解決を指向したクリーンかつ持続可能なエネルギー供給を行う人工光合成システムの開発が期待されている。本研究では、半導体光触媒による水から電子を汲み出す光触媒機能と有機分子触媒による選択的な過酸化水素生成や光水素発生を組み合わせた有機・無機ハイブリッド触媒の開発を行う。こうした酸素還元や水素発生などの多電子還元反応は、理想的な分子触媒の設計指針を示すだけでなく、光触媒反応機構を理解する学術的意義も含むため、光化学領域の発展に必要不可欠な基礎的知見を提供できる。
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| 研究成果の概要 |
リンカーとしてカルボキシル基を有するH4DPP2+誘導体を合成し、TiO2表面に結合させた有機・無機ハイブリッド光触媒(TiO2-1)を合成し、水を電子源とした光触媒的ORRによるH2O2生成を達成した。また、その光照射時間あたりのH2O2生成速度は、既報の水を電子源とした光触媒的H2O2生成触媒と比較して、はるかに速い速度で反応が進行し、その外部量子収率は28%であることが明らかになった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で開発した有機無機ハイブリッド触媒を用いることで、紫外線照射のみで水を電子源として酸素を選択的に還元することで光触媒的に過酸化水素を生成可能な光触媒系の構築に成功した。今回得られた成果では、酸化チタン表面上に有機触媒を担持することによって、固体触媒としての触媒耐久性だけでなく分子触媒としての反応選択性を併せ持つことが判明した。この有機無機ハイブリッド触媒によって、水を電子源とする新たな光触媒系への展開が可能となる。
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