半導体粒子表層へのバンド勾配の導入を基軸とする可視光利用型水分解光触媒の開発

• 研究課題/領域番号: 23K26767
• 補助金の研究課題番号: 23H02074 (2023)
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 基金 (2024); 補助金 (2023)
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分36020:エネルギー関連化学
• 研究機関: 甲南大学
• 研究代表者: 池田 茂 甲南大学, 理工学部, 教授 (40312417)
• 研究分担者: 櫻井 岳暁 筑波大学, 数理物質系, 教授 (00344870) ; 山本 雅博 甲南大学, 理工学部, 教授 (60182648)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2027-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024年度)
• 配分額: 18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円); 2026年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2025年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2024年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2023年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
• キーワード: 光触媒 / 水分解 / バンド変調 / 光触媒水分解 / 可視光応答性 / バンドギャップ変調 / 電子エネルギー構造

研究開始時の研究の概要

太陽光エネルギーの化学エネルギーへの低コスト変換を実現し得る技術として注目されている光触媒水分解において、可視光領域での高機能化は必須である。本研究では、光触媒におけるキャリア移動の能動的な制御によって太陽光による高効率水分解を実現する方法として、半導体粒子表層のバンドギャップ縮小による勾配（バンド変調）の導入を提案する。光触媒合成と活性評価（実験）、欠陥物性・キャリアフローの解析（分析）、計算化学による検証（理論）の３軸からなる研究を進めて、光触媒バンドエンジニアリングの新学理を開拓し、水分解光触媒設計のための道筋をつくる。