| 研究課題/領域番号 |
22KF0157
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| 補助金の研究課題番号 |
21F41038 (2021-2022)
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 基金 (2023)
補助金 (2021-2022) |
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| 応募区分 | 外国 |
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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 | 信州大学 |
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研究代表者 |
堂免 一成 信州大学, 先鋭領域融合研究群先鋭材料研究所, 特別特任教授 (10155624)
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| 研究分担者 |
CHEN KAIHONG 信州大学, 先鋭領域融合研究群先鋭材料研究所, 外国人特別研究員
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| 研究期間 (年度) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
中途終了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2023年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
2022年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
2021年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
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| キーワード | 光触媒 / 酸窒化物 / 水分解反応 / 水素生成 / 可視光 / 助触媒 / 表面処理 / 後処理 / 表面修飾 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
再生可能エネルギーを利用した大規模水素製造技術として，粉末光触媒による太陽光水分解反応が研究されている．現状，水を水素と酸素に分解する可視光応答型光触媒の量子効率は低く，この理由として光触媒材料の欠陥密度が高く再結合が起こりやすいことや、多電子移動過程を含む吸エルゴン反応であるために逆反応が起こりやすいことが想定されている。本研究では，これらの問題を解決するために，酸窒化物光触媒微粒子合成における出発原料や各種表面修飾・後処理を検討し，高選択的かつ安定に水を分解可能な光触媒の開発に取り組んだ．
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| 研究実績の概要 |
再生可能エネルギーを利用した大規模水素製造技術として、粉末光触媒による太陽光水分解反応が研究されている。本研究では、酸窒化物光触媒材料の合成法、助触媒やイオン液体高分子等による表面修飾法の探索と改良を通じて、可視光水分解活性な光触媒の開発に取り組んだ。粉末光触媒とイオン液体高分子の複合化は挑戦的な提案であったが、所望の効果を研究期間内に得ることはできなかった。一方で、SrTaO2N光触媒の出発原料を抜本的に見直した結果、出発原料から炭酸塩を排し、Ta2O5、SrCl2、NaOHの混合物を窒化することで水の完全分解反応に活性なSrTaO2Nを再現性よく合成することが可能になった。
最終年度は、出発原料を継続的に検討することで、従来よりも小径なSrTaO2N微粒子を合成することが可能になった。また、助触媒の担持や加熱等の後処理により、光触媒活性が大きく変化することを見出した。
本研究を通じて見出された出発原料や助触媒担持法に関する知見は、今後の可視光応答型光触媒材料の開発に重要な役割を果たすと期待される。
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