| 研究課題/領域番号 |
21K19018
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分36:無機材料化学、エネルギー関連化学およびその関連分野
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
西井 準治 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (60357697)
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| 研究分担者 |
藤岡 正弥 北海道大学, 電子科学研究所, 助教 (40637740)
田中 将嗣 九州工業大学, 大学院工学研究院, 准教授 (90597650)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2022年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2021年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
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| キーワード | 光触媒 / 高圧合成 / 電気化学 / 疑似酸化物 / 擬似酸化物 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
TiO2は優れた光触媒として知られるが、活性を得るには紫外線の照射が必要であり、可視光だけで容易に清浄環境を作り出す革新的光触媒材料が求められる。本研究では、擬似酸化物TiNFに着目する。窒化物イオンとフッ化物イオンの平均イオン半径、平均価数が酸化物イオンとほぼ等しいため、TiNFは酸化物と類似の基本構造及び機能が発現すると期待されている。しかし、これまでこの物質の合成に成功した例はなく、新たな合成プロセスが必要である。本研究では独自に開発した特殊な合成環境である「高圧固体電気化学法」を利用することでTiNFを合成し、高い特性を有する光触媒の実現を目指す。
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| 研究成果の概要 |
本研究では可視光での光触媒機能の発現を目指し、擬似酸化物(TiNF)に着目した。この物質は1976年に提案された物質であるが、現状は実現に至っていない。我々はイオン拡散を制御し、TiNClからのClイオンの除去とＦイオンの導入を同時に行うことでこの物質の実現を目指した。まずは母相となるTiNClの合成条件を確立し、これに伴う物性の変化を明らかにした。さらに、圧力・温度・電圧を同時に制御する独自の合成技術により、TiNClの一部のClをＦに置換することに成功した。TiNFの実現にはさらなる研究が必要であるが、本研究を通して培った合成技術を活用し、複数の新規準安定物質を合成することに成功している。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
TiO2は優れた光触媒として知られているが、活性を得るには紫外線の照射が必要である。一方、擬似酸化物(TiNF)は可視光だけで清浄環境を作り出す革新的光触媒材料となる可能性があり、TiNFが合成されれば、社会的な価値を見出すと期待される。本研究ではTiNCl中の全てのClをＦに交換することで、TiNFの実現を目指し、研究期間を通してClの一部をＦに置換することに成功した。TiNFの実現には更なる研究が必要であるが、このようなイオンの拡散を制御する合成技術は、通常の加熱処理だけでは実現し得ない準安定な物質を数多く実現するものであり、この技術の発展は学術的にも大きな意義がある。
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