| 研究課題/領域番号 |
23750177
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| 研究種目 |
若手研究(B)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 研究分野 |
環境関連化学
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| 研究機関 | 独立行政法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
ZHANG Yuanjian 独立行政法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, NIMSポスドク研究員 (30573555)
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| 研究期間 (年度) |
2011 – 2012
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| 研究課題ステータス |
中途終了 (2011年度)
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| 配分額 *注記 |
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2012年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2011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 | 炭素 / 電子バンドギャップ工学 / 化学修飾 / 光電池触媒 / 光得エネルギー所触媒 / graphene / band-gap structure / doping |
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| 研究概要 |
本研究ではグラファイトの化学修飾法という挑戦的方法で、有機と水溶性溶液で変性し、電子構造も変えた炭窒化グラファイト(CをNで置換したグラフェン類似)化合物を工業副産物から得た。
炭窒化物はNが規則的置換をした構造であり、半導体である。グラフェンではできなかった光を電気に換え、光触媒分野に利用できる。原料の炭窒化固体を熱沈積方法で作った。C/Nは0.72でHを少量(1.5wt.%)含む。現在ではHを含まないものは得られていない。炭窒化グラファイトの新規な変調構造が、空気中5000Cで合成された。基本構造、作成方法、基本的物理化学的性質と、水分解水素発生光触媒についてはリストした総説に発表してある。
ドナーの存在により可視光照射で水分解水素発生光触媒を可能にすることがわかった。増感剤のフタロシアニンと磁気によって、この炭窒化グラファイトの吸収帯は600nmの波長域まで広がった。さらに、Nドープしたタンタル酸に対して炭窒化グラファイト高分子が水分解水素発生光触媒の検出材としても利用できる。すなわち、タンタル酸によりNドープした表面処理すれば赤から青遷移光システムにもなった。
その結果、炭窒化Nドープタンタル酸検出材は高活性で安定な可視光のメタノール水溶液高感度安定性触媒性を示し、420nmで4.8%の量子効果であった。
太陽電池に比べて、光電変換により直接的にエネルギー解決策が得られる。低価格で大量生産でき、酸化の熱化学的安定性(空気中で500℃まで安定)もよく、極めて有望な材料である。光化学的にバンドギャップを計測した。可視光で150・A/cm2(IPCE～3%、420nm)であった。テンプレート法や形態的方法から多孔体など形状を変えればさらに向上できる。
本研究は共有性から非共有結合性化合物の炭窒化グラファイトの発見であり、大いに将来の可能性が期待できる。
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