| 研究課題/領域番号 |
22K14770
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 東京理科大学 |
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研究代表者 |
山口 友一 東京理科大学, 理学部第一部応用化学科, 講師 (30843122)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 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 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2022年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | 光触媒 / 水分解 / 可視光 / 酸化物 / 酸素生成 / 準安定相 / 急冷処理 / 人工光合成 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
半導体光触媒を用いた水分解によるソーラー水素製造は，資源・エネルギー・環境問題を解決するための重要な研究課題である。光触媒の高活性化には，「バンドギャップの狭窄化」および「光励起キャリヤの再結合の抑制」が不可欠である。申請者は，光触媒の結晶構造の歪みの解消がこれらの要因に対して正に働くことに着目した。そのなかでも歪みの少ない準安定相を有する新規水分解光触媒を開発し，高活性化を目指すことが本研究の目的である。申請者の研究グループで独自に開発された有望な種々の水分解光触媒材料に対して，急冷処理を施すことで準安定相を有する高活性な新規水分解光触媒の開発を行う。
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| 研究成果の概要 |
合成したAgTaO3を電気炉を用いて1073 Kでアニール処理を行い，3時間後に粉末を取り出し，液体窒素を用いて急冷処理を行った．取り出した粉末のX線回折パターンを調べたところ，trigonal相由来のパターンの分裂が緩和されていた．このことから，急冷処理によって結晶相の変化が示唆された。
可視光酸素生成光触媒として報告例のないAgMVO4(M=Mg,Ca,Mn,Zn)およびAg2Zn(VO3)4を合成した後，可視光照射下における犠牲試薬を含む水溶液からの酸素生成を調べたところ，AgMnVO4以外の試料は活性を示し，なかでもAgMgVO4がもっとも高い活性を示した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
合成したAgTaO3を急冷処理を施すことで結晶構造の歪みを解消することができる可能性が示唆された．まだ詳細なキャラクタリーゼーションが必要な段階ではあるが，通常の加熱・降温処理では得られない新規材料が合成できる可能性に期待がもたれる．
また，新規の可視光酸素生成光触媒としてAgMVO4(M=Mg,Ca,Zn)およびAg2Zn(VO3)4を開発することができた．なかでもAg2Zn(VO3)4は可視光領域のほぼ全域の波長を吸収することができる点において有望である．最終的な目標である太陽光を有効に利用できる可視光酸素水素生成光触媒の開発に期待がもたれる．
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