二酸化炭素の吸着と光還元機能を具えた人工光合成材料の創製

• 研究課題/領域番号: 25708037
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 無機工業材料
• 研究機関: 東京理科大学 (2015); 東京工業大学
• 研究代表者: 勝又 健一 東京理科大学, 研究推進機構総合研究院, 准教授 (70550242)
• 研究協力者: 池田 圭 ; 姜 浩陽
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 23,790千円 (直接経費: 18,300千円、間接経費: 5,490千円); 2015年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円); 2014年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円); 2013年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
• キーワード: 層状・層間化合物 / 人工光合成 / 二酸化炭素 / 金属水酸化物 / 光触媒

研究成果の概要

光触媒を用いたCO2光還元は、太陽光をエネルギー源としてCO2を代替エネルギーの元となる有機物へ変換できるため、地球温暖化や資源枯渇の問題を解決できると考えられる。本研究では、層状複水酸化物（LDH）の光触媒能に着目し、Zn-Cr型LDHのCO2光還元特性とLDHの構造内へ助触媒（Ru，Rh）をドープした新規LDHのCO2光還元特性の向上を検討した。助触媒ドープにより、CO生成量はの向上し、Ru及びRhを共ドープしたLDHは、無ドープLDHの26倍のCO生成能を示した。LDH構造内にドープされた助触媒Ruが酸化サイトとして、Rhが還元サイトとして機能したことに起因すると考えている。

研究成果

• [雑誌論文] 層状複水酸化物を用いた光触媒的二酸化炭素光還元 (2014)
  • 著者名/発表者名: 勝又健一
  • 雑誌名: 無機マテリアル学会誌 巻: 21 ページ: 204-209
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Preparation and photocatalytic reduction of CO2 on noble metal (Pt, Pd, Au) loaded Zn-Cr layered double hydroxides (2013)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichi Katsumata, Kazuya Sakai, Kei Ikeda, Gabriela Carja, Nobuhiro Matsushita, Kiyoshi Okada
  • 雑誌名: Materials Letters 巻: 107 ページ: 138-140
  • DOI: 10.1016/j.matlet.2013.05.132
  • 査読あり
• [学会発表] In-situ還元法を用いたCu2O@LDHの作製と光触媒への応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 姜浩陽, 勝又健一, 中田一弥, 寺島千晶, 松下伸広, 藤嶋昭
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2016年年会
  • 発表場所: 早稲田大学（東京都新宿区）
  • 年月日: 2016-03-14
• [学会発表] Photocatalytic decomposition of CO2 by layered double hydroxides (2015)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichi Katsumata, Nobuhiro Matsushita, Kiyoshi Okada
  • 学会等名: PACFICHEM2015
  • 発表場所: Honolulu（USA）
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] Photocatalytic reduction of CO2 over intercalated nanocomposites based on layered double hydroxides (2015)
  • 著者名/発表者名: Haoyang Jiang, Ken-ichi Katsumata, Nobuhiro Matsushita
  • 学会等名: PACFICHEM2015
  • 発表場所: Honolulu（USA）
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] 酸化銅(I) / 層状複水酸化物複合体の作製と光触媒効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 姜浩陽, 勝又健一, 中田一弥, 寺島千晶, 松下伸広, 藤嶋昭
  • 学会等名: 第10回日本フラックス成長研究発表会
  • 発表場所: 信州大学（長野県長野市）
  • 年月日: 2015-12-11
• [学会発表] Cu2O/Zn－CrLDH 複合体の作製と二酸化炭素光還元 (2015)
  • 著者名/発表者名: 姜浩陽, 勝又健一, 松下伸広, 中田一弥, 寺島千晶, 藤嶋昭
  • 学会等名: 第22回シンポジウム「光触媒反応の最近の展開」
  • 発表場所: 東京理科大学（千葉県野田市）
  • 年月日: 2015-12-04
• [学会発表] 層状複水酸化物インターカレーション複合材料による二酸化炭素光還元 (2015)
  • 著者名/発表者名: 姜浩陽、勝又健一、松下伸広
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 第28回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 富山大学（富山県富山市）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] 水溶液プロセスによるCu2O/Zn-Cr LDHナノ複合体の作製 (2015)
  • 著者名/発表者名: 姜浩陽、松下伸広、勝又健一
  • 学会等名: 第31回日本セラミックス協会関東支部研究発表会
  • 発表場所: 信州松代ロイヤルホテル（長野県長野市）
  • 年月日: 2015-09-07
• [学会発表] Photocatalytic decomposition of CO2 by Zn2Cr layered double hydroxides (2015)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichi Katsumata, Nobuhiro Matsushita, Kiyoshi Okada
  • 学会等名: First International Symposium on Recent Progress of Energy and Environmental Photocatalysis
  • 発表場所: 東京理科大学（千葉県野田市）
  • 年月日: 2015-09-03
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Photoconversion of CO2 over hydrotalcite-like nanocomposites (2015)
  • 著者名/発表者名: Haoyang Jiang, Ken-ichi Katsumata, Nobuhiro Matsushita
  • 学会等名: First International Symposium on Recent Progress of Energy and Environmental Photocatalysis
  • 発表場所: 東京理科大学（千葉県野田市）
  • 年月日: 2015-09-03
  • 国際学会
• [学会発表] Photocatalytic decomposition of CO2 to CO over co-catalyst doped Zn-Cr LDHs (2015)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichi Katsumata, Nobuhiro Matsushita, Kiyoshi Okada
  • 学会等名: 8th International Conference on Materialas for Advanced Technologies & 16th IUMRS-International Conference in Asia
  • 発表場所: Singapore（Singapore）
  • 年月日: 2015-06-28
  • 国際学会
• [学会発表] Preparation and Characterization of Layered Double Hydroxides (LDHs) Intercalated by Keggin-type Polyoxometalates (POMs) (2015)
  • 著者名/発表者名: Jiang Haoyang、勝又健一、松下伸広
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 2015年年会
  • 発表場所: 岡山大学津島キャンパス（岡山県）
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-20
• [学会発表] ヘテロポリブルー複合化した層状複水酸化物の合成と二酸化炭素光還元 (2014)
  • 著者名/発表者名: 姜浩陽、勝又健一、松下伸広
  • 学会等名: 第24回日本MRS年次大会
  • 発表場所: 横浜市海港記念館（神奈川県）
  • 年月日: 2014-12-10 – 2014-12-12
• [学会発表] Photoreduction of CO2 over Zn-Cr layrered double hydroxides (LDHs) intercalated by polyoxometalates (2014)
  • 著者名/発表者名: Haoyang Jiang, Ken-ichi Katsumata, Nobuhiro Matsushita
  • 学会等名: The 7th International Symposium on Surface Science
  • 発表場所: Kunibiki Messe, Matsue, Shimane, Japan
  • 年月日: 2014-11-02 – 2014-11-06
• [学会発表] 層状複水酸化物を用いた二酸化炭素の光還元 (2014)
  • 著者名/発表者名: 勝又健一、松下伸広、岡田清
  • 学会等名: 第114回触媒討論会
  • 発表場所: 広島大学東広島キャンパス（広島県）
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [学会発表] Zn-Fe層状複水酸化物による二酸化炭素の光還元 (2014)
  • 著者名/発表者名: 姜浩陽、勝又健一、松下伸広
  • 学会等名: 第13回無機材料合同研究会
  • 発表場所: 東京理科大学葛飾キャンパス（東京都）
  • 年月日: 2014-09-20
• [学会発表] Photocatalytic decomposition of CO2 to CO by Zn-Cr layered double hydroxides (2014)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichi Katsumata, Kei Ikeda, Nobuhiro Matsushita, Kiyoshi Okada
  • 学会等名: E-MRS 2014 FALL MEETING
  • 発表場所: Warsaw University of Technology, Warsaw, Poland
  • 年月日: 2014-09-15 – 2014-09-18
• [学会発表] 金属水酸化物を用いた二酸化炭素の光還元 (2014)
  • 著者名/発表者名: 勝又健一、Hao-yang Jiang、松下伸広
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 第27回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 鹿児島大学郡元キャンパス（鹿児島県）
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-11
• [学会発表] Synthesis of Photocatalytic Materials using Nanosheet Structures (2014)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichi Katsumata
  • 学会等名: IUMRS International Conference in Asia 2014
  • 発表場所: Fukuoka University, Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2014-08-24 – 2014-08-30
  • 招待講演
• [学会発表] 層状複水酸化物を用いた二酸化炭素の光分解 (2014)
  • 著者名/発表者名: 勝又健一
  • 学会等名: 第1回 資源・環境関連セラミックス材料・技術研究講演会
  • 発表場所: 慶応大学（神奈川県）
  • 招待講演
• [学会発表] Photocatalytic conversion of CO2 over co-catalysts doped Zn-Cr LDH (2013)
  • 著者名/発表者名: Kei Ikeda, Ken-ichi Katsumata, Toshihiro Isobe, Nobuhiro Matsushita, Kiyoshi Okada
  • 学会等名: International Symposium on Materials Chemistry of Intercalation Compounds
  • 発表場所: 早稲田大学（東京都）
• [学会発表] 助触媒(Ru, Rd)ドープ層状複水酸化物によるCO2光還元 (2013)
  • 著者名/発表者名: 池田圭、勝又健一、落合剛、磯部敏宏、松下伸広、岡田清
  • 学会等名: 第2回 JACI/GSCシンポジウム
  • 発表場所: メルパルク大阪（大阪府）
• [学会発表] 助触媒ドープ層状複水酸化物によるCO2光還元 (2013)
  • 著者名/発表者名: 池田圭、勝又健一、松下伸広、岡田清
  • 学会等名: 第32回光がかかわる触媒化学シンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学（東京都）
• [学会発表] 層状複水酸化物のCO2光還元における助触媒ドープ効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 池田圭、勝又健一、松下伸広、岡田清
  • 学会等名: 2013年光化学討論会
  • 発表場所: 愛媛大学（愛媛県）
• [学会発表] 助触媒ルテニウムとロジウムをドープした層状複水酸化物による二酸化炭素光還元 (2013)
  • 著者名/発表者名: 池田圭、勝又健一、松下伸広、岡田清
  • 学会等名: 第112回触媒討論会
  • 発表場所: 秋田大学（秋田県）
• [学会発表] Photocatalytic Conversion of CO2 over Ru and Rh Co-Doped Zn2Cr LDH (2013)
  • 著者名/発表者名: Kei Ikeda, Ken-ichi Katsumata, Tsuyoshi Ochiai, Toshihiro Isobe, Nobuhiro Matsushita, Kiyoshi Okada
  • 学会等名: The 6th Asia-Pacific Congress on Catalysis (APCAT-6)
  • 発表場所: Taipei International Convention Center（台湾）
• [学会発表] 層状複水酸化物のCO2光還元 (2013)
  • 著者名/発表者名: 勝又健一、池田圭、松下伸広、岡田清
  • 学会等名: 2013年度 セラミックス総合研究会
  • 発表場所: ホテルウェルシーズン浜名湖（静岡県）
• [学会発表] Photocatalytic Conversion of CO2 over Co-catalyst doped LDHs (2013)
  • 著者名/発表者名: Kei Ikeda, Ken-ichi Katsumata, Nobuhiro Matsushita, Kiyoshi Okada
  • 学会等名: 12th International Conference on Frontiers of Polymers and Advanced Materials
  • 発表場所: University of Auckland（ニュージーランド）
• [学会発表] Photocatalytic conversion of CO2 over co-catalyst doped LDHs (2013)
  • 著者名/発表者名: Kei Ikeda, Ken-ichi Katsumata, Nobuhiro Matsushita, Kiyoshi Okada
  • 学会等名: International Symposium on Ecotopia Science and AMDI-4
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県）
• [備考] 東京理科大学 光触媒国際研究センター
  • URL: http://www.rs.tus.ac.jp/pirc/
• [備考] 東京工業大学 応用セラミックス研究所 松下研究室
  • URL: http://www.msl.titech.ac.jp/~matsushita/index.html
• [備考] 東京工業大学 応用セラミックス研究所 松下研究室
  • URL: http://www.msl.titech.ac.jp/~matsushita/index.html