電気化学Ｘ線吸収分光法による水分解用光電極の励起キャリア移動のオペランド観測

• 研究課題/領域番号: 24750134
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 機能物質化学
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 吉田 真明 慶應義塾大学, 理工学部, 助教 (00582206)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2013年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2012年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: X線吸収分光 / 光電極 / 水分解 / 励起キャリア / 電気化学 / 助触媒 / 酸化マンガン / 放射光 / X線吸収分光法 / 水分解用光電極 / エネルギー変換材料 / 励起キャリア移動

研究概要

近年、太陽光を用いて水から水素を生成する半導体光電極の研究に注目が集まっている。n型光電極内部で生成した励起ホールは水を酸化して酸素を生成し，励起電子は対極上に移動してプロトンを還元して水素を生成する。このとき，酸素生成サイトとなる助触媒を光電極表面に修飾すると、光電極の性能が著しく向上することが報告されている。そこで、本研究では、in-situ X線吸収分光法により、酸化マンガンやリン酸コバルトといった金属酸化物助触媒の価数の変化を測定し、光電極上で生成した励起キャリアが助触媒へ移動する様子を観測した。

研究成果

• [雑誌論文] Electrochromic Characteristics of a Nickel Borate Thin Film Investigated by In Situ XAFS and UV/vis Spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshida, T. Iida, T. Mineo, T. Yomogida, K. Nitta, K. Kato, H. Nitani, H. Abe, T. Uruga, and H. Kondoh
  • 雑誌名: Electrochemistry 巻: 82 号: 5 ページ: 355-358
  • DOI: 10.5796/electrochemistry.82.355
  • NAID: 130004562457
  • ISSN: 1344-3542, 2186-2451
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lanthanoid Oxide Layers on Rhodium-Loaded (Ga_<1-x>Zn_x)(N_<1-x>O_x) Photocatalyst as a Modifier for Overall Water Splitting under Visible-Light Irradiation (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshida, K. Maeda, D. Lu, J. Kubota and K. Domen
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry C 巻: 117 号: 27 ページ: 14000-14006
  • DOI: 10.1021/jp402240d
  • 査読あり
• [雑誌論文] In situ observation of carrier transfer in the Mn-oxide/Nb : SrTiO_3photoelectrode by X-ray absorption spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshida, T. Yomogida, T. Mineo, K. Nitta, K. Kato, T. Masuda, H. Nitani, H. Abe, S. Takakusagi, T. Uruga, K. Asakura, K. Uosaki and H. Kondoh
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 49 号: 71 ページ: 7848-7850
  • DOI: 10.1039/c3cc43584a
  • 査読あり
• [学会発表] In-situ電気化学XAFS法を用いた半導体光電極から酸素生成助触媒への励起ホール移動の観測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 蓬田匠、吉田真明、峯尾岳大、新田清文、加藤和男、増田卓也、仁谷浩明、阿部仁、高草木達、宇留賀朋哉、朝倉清高、魚崎浩平、近藤寛
  • 学会等名: 第27回日本放射光学会年会放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: 広島国際会議場
• [学会発表] Observation of Photoexcited Carrier Transfer in MnOx/SrTiO3 Photoelectrode by In-Situ X-Ray Absorption Fine Structure (2014)
  • 著者名/発表者名: Masaaki Yoshida, Saaya Maeda, Takumi Yomogida, Takehiro Mineo, Kiyohumi Nitta, Kazuo Kato, Takuya Masuda, Hiroaki Nitani, Hitoshi Abe, Satoru Takakusagi, Tomoya Uruga, Kiyotaka Asakura, Kohei Uosaki, Hiroshi Kondoh
  • 学会等名: 225th ECS meeting
  • 発表場所: Hilton Orlando Bonnet Creek Hotel
• [学会発表] In-Situ X線吸収分光法によるMnO_x/SrTiO_3水分解光触媒上での励起キャリア移動の観測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉田真明、 他13名
  • 学会等名: 第33回表面科学学術講演会
  • 発表場所: つくば国際会議場エポカル
  • 年月日: 2013-11-26
• [学会発表] Observation of photoexcited carrier transfer in MnO_x/SrTiO_3 photocatalyst by in-situ X-ray absorption fine structure (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshida et al.
  • 学会等名: The 6^<th> Asia-Pacific Congress on Catalysis
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2013-10-16
• [学会発表] In-situ X線吸収分光法による水分解光電極上の酸化マンガン助触媒への電荷移動の観測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉田真明、 他12名
  • 学会等名: 電気化学会第80回大会
  • 発表場所: 東北大学川内キャンパス
  • 年月日: 2013-03-29
• [学会発表] In-situ X線吸収分光法を利用した水分解用光電極上の酸化マンガン助触媒への励起キャリア移動の観測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉田真明、 他13名
  • 学会等名: 第111回触媒討論会
  • 発表場所: 関西大学千里山キャンパス
  • 年月日: 2013-03-26
• [学会発表] Observation of photoexcited carrier transfer in MnOx/SrTiO3 photocatalyst by in-situ X-ray absorption fine structure (2013)
  • 著者名/発表者名: Masaaki Yoshida, Saaya Maeda, Takumi Yomogida, Takehiro Mineo, Kiyohumi Nitta, Kazuo Kato, Takuya Masuda, Hiroaki Nitani, Hitoshi Abe, Satoru Takakusagi, Tomoya Uruga, Kiyotaka Asakura, Kohei Uosaki, Hiroshi Kondoh
  • 学会等名: The 6th Asia-Pacific Congress on Catalysis
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
• [学会発表] In-Situ X線吸収分光法によるMnOx/SrTiO3水分解光触媒上での励起キャリア移動の観測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉田真明、権成浩、蓬田匠、峯尾岳大、新田清文、加藤和男、増田卓也、仁谷浩明、阿部仁、高草木達、宇留賀朋哉、朝倉清高、魚崎浩平、近藤寛
  • 学会等名: 第33回表面科学学術講演会
  • 発表場所: つくば国際会議場エポカル
• [学会発表] XAFSによる水分解用光電極上のリン酸コバルト(Co-Pi)助触媒に関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 峯尾岳大、吉田真明、蓬田匠、新田清文、加藤和男、増田卓也、仁谷浩明、阿部仁、高草木達、宇留賀朋哉、朝倉清高、魚崎浩平、近藤寛
  • 学会等名: 第33回表面科学学術講演会
  • 発表場所: つくば国際会議場エポカル
• [学会発表] In-situ X線吸収分光法を利用した水分解用光電極上の酸化マンガン助触媒への励起キャリア移動の観測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉田真明、 他13名
  • 学会等名: 第32回表面科学学術講演会
  • 発表場所: 東北大学片平キャンパス
  • 年月日: 2012-11-20
• [学会発表] In-situ XAFS法を利用した水分解用光電極上の酸素生成助触媒への励起キャリア移動の観測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉田真明、 他13名
  • 学会等名: 第15回XAFS討論会
  • 発表場所: 兎会館
  • 年月日: 2012-09-11
• [学会発表] In-situ XAFS法を利用した水分解用光電極上の酸素生成助触媒への励起キャリア移動の観測
  • 著者名/発表者名: 吉田真明、蓬田匠、峯尾岳大、前田彩綾、新田清文、加藤和男、増田卓也、仁谷浩明、阿部仁、高草木達、宇留賀朋哉、朝倉清高、魚崎浩平、近藤寛
  • 学会等名: 第15回XAFS討論会
  • 発表場所: 鳥取県鳥取市
• [学会発表] In-situ X線吸収分光法を利用した水分解用光電極上の酸化マンガン助触媒への励起キャリア移動の観測
  • 著者名/発表者名: 吉田真明、蓬田匠、峯尾岳大、前田彩綾、新田清文、加藤和男、増田卓也、仁谷浩明、阿部仁、高草木達、宇留賀朋哉、朝倉清高、魚崎浩平、近藤寛
  • 学会等名: 第32回表面科学学術講演会
  • 発表場所: 宮城県仙台市
• [学会発表] In-situ X線吸収分光法による水分解用光電極上の酸素生成助触媒への励起キャリア移動の観測
  • 著者名/発表者名: 吉田真明、蓬田匠、峯尾岳大、前田彩綾、新田清文、加藤和男、増田卓也、仁谷浩明、阿部仁、高草木達、宇留賀朋哉、朝倉清高、魚崎浩平、近藤寛
  • 学会等名: 第111回触媒討論会
  • 発表場所: 大阪府吹田市
• [学会発表] In-situ X線吸収分光法による水分解光電極上の酸化マンガン助触媒への電荷移動の観測
  • 著者名/発表者名: 吉田真明、蓬田匠、峯尾岳大、新田清文、加藤和男、増田卓也、仁谷浩明、阿部仁、高草木達、宇留賀朋哉、朝倉清高、魚崎浩平、近藤寛
  • 学会等名: 電気化学会第80回大会
  • 発表場所: 宮城県仙台市
• [学会発表] 半導体光電極から酸化マンガン助触媒への励起ホールの移動と光電極活性との相関
  • 著者名/発表者名: 蓬田匠、吉田真明、峯尾岳大、新田清文、加藤和男、増田卓也、仁谷浩明、阿部仁、高草木達、宇留賀朋哉、朝倉清高、魚崎浩平、近藤寛
  • 学会等名: 電気化学会第80回大会
  • 発表場所: 宮城県仙台市
• [備考]
  • URL: http://www.chem.keio.ac.jp/~kondoh/index/jp/
• [備考] 慶應義塾大学理工学部化学科 近藤研究室
  • URL: http://www.chem.keio.ac.jp/~kondoh/index/jp/
• [備考] ＫＯＡＲＡ（慶應義塾大学学術情報アーカイブ）
  • URL: http://k-ris.keio.ac.jp/Profiles/0170/0020067/pblc1.html