複合金属酸化物ナノ粒子／半導体コンポジットの光化学的合成と光触媒としての応用

• 研究課題/領域番号: 25709078
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 触媒・資源化学プロセス
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 前田 和彦 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (40549234)
• 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: 25,350千円 (直接経費: 19,500千円、間接経費: 5,850千円); 2015年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2014年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2013年度: 13,910千円 (直接経費: 10,700千円、間接経費: 3,210千円)
• キーワード: 光触媒 / 助触媒 / 水の分解 / 水素製造 / 人工光合成 / ナノ粒子

研究成果の概要

Crを含む複合酸化物ナノ粒子は、光触媒による水分解反応の助触媒として注目されている。チタン酸ストロンチウムを半導体光触媒として、Crとの同時光析出を可能とする遷移金属種を探索した結果、新たにAuやPdなどでもCrとの同時析出法が可能なことを見出した。Au/Cr及びPd/Crナノ粒子は、水素生成の促進剤となることがわかった。さらにPd/Cr系について詳細な検討を行い、Cr前駆体濃度などの調製条件を変えた場合のPd/Crナノ粒子の電子状態、形態の変化と、その結果としてもたらされる水素生成の助触媒能との関係を明らかとした。また、Pd/Crナノ粒子が光析出するメカニズムを種々の実験結果から考察した。

研究成果

• [雑誌論文] Development of Novel Photocatalyst and Cocatalyst Materials for Water Splitting under Visible Light (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Maeda, Kazunari Domen
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 巻: 89 号: 6 ページ: 627-648
  • DOI: 10.1246/bcsj.20150441
  • NAID: 130005157271
  • ISSN: 0009-2673, 1348-0634
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Light-Induced Synthesis of Heterojunctioned Nanoparticles on a Semiconductor as Durable Cocatalysts for Hydrogen Evolution (2016)
  • 著者名/発表者名: Tomoki Kanazawa, Kazuhiko Maeda
  • 雑誌名: ACS Applied Materials & Interfaces 巻: 8 号: 11 ページ: 7165-7172
  • DOI: 10.1021/acsami.6b00907
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Hydrothermal synthesis of rhodium-doped barium titanate nanocrystals for enhanced photocatalytic hydrogen evolution under visible light (2015)
  • 著者名/発表者名: Shunta Nishioka, Kazuhiko Maeda
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 5 号: 121 ページ: 100123-100128
  • DOI: 10.1039/c5ra20044j
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dependence of Activity of Rutile Titanium(IV) Oxide Powder for Photocatalytic Overall Water Splitting on Structural Properties (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Maeda, Naoya Murakami, Teruhisa Ohno
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry C 巻: Vol. 118 号: 17 ページ: 9093-9100
  • DOI: 10.1021/jp502949q
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rhodium-Doped Barium Titanate Perovskite as a Stable p-type Semiconductor Photocatalyst for Hydrogen Evolution under Visible Light (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Maeda
  • 雑誌名: ACS Applied Materials & Interfaces 巻: 6 号: 3 ページ: 2167-2173
  • DOI: 10.1021/am405293e
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photocatalytic properties of rutile TiO2 powder for overall water splitting (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Maeda
  • 雑誌名: Catalysis Science & Technology 巻: 印刷中 号: 7 ページ: 1949-1953
  • DOI: 10.1039/c4cy00251b
  • 査読あり
• [学会発表] 同時光析出法を用いた水の酸化助触媒の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 金澤 知器, 石谷 治, 前田 和彦
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] Visible-Light-Driven Water Splitting and Carbon Dioxide Fixation by Surface Modified Semiconductor Photocatalysts (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Maeda
  • 学会等名: Prof. Hua Zhang’s group special seminar
  • 発表場所: Nanyang Technological University, Singapore
  • 年月日: 2016-02-25
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 光析出法によるFe-Cr複合酸化物ナノ粒子の調製と水分解助触媒への応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 金澤知器, 石谷治, 前田和彦
  • 学会等名: 新学術域領域「人工光合成」 第4回公開シンポジウム
  • 発表場所: 東京理科大学葛飾キャンパス
  • 年月日: 2016-01-30
• [学会発表] Heterogeneous photocatalysis: New ideas and methodologies toward efficient water splitting (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Maeda
  • 学会等名: The 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem)
  • 発表場所: Hyatt Regency Waikiki, USA
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Development of New Photocatalysts for Solar-to-Fuel Conversion (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Maeda
  • 学会等名: 228th Electrochemical Society (ECS) Meeting
  • 発表場所: Phoenix Convention Center, USA
  • 年月日: 2015-10-11
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 同時光析出法で調製したPd-Cr系ナノ粒子の水分解反応に対する助触媒効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 金澤 知器, 石谷 治, 前田 和彦
  • 学会等名: 第116回触媒討論会
  • 発表場所: 三重大学
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] 太陽光エネルギー変換を指向した非酸化物系光触媒の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 前田和彦
  • 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: 富山大学五福キャンパス
  • 年月日: 2015-09-16
  • 招待講演
• [学会発表] 同時光析出法で調製した複合系ナノ粒子の水分解反応に対する助触媒効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 金澤知器, 石谷治, 前田和彦
  • 学会等名: 第34回光が関わるシンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス
  • 年月日: 2015-06-19
• [学会発表] Water splitting and CO2 reduction using modified semiconductor photocatalysts (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Maeda
  • 学会等名: 11th International Conference on Ceramic Materials and Components for Energy and Environmental Applications
  • 発表場所: Hyatt Regency Vancouver, Canada
  • 年月日: 2015-06-14
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Design of new heterogeneous photocatalysts for solar-to-fuel conversion (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Maeda
  • 学会等名: Prof. Pingwu Du’s group special seminar
  • 発表場所: University of Science and Technology, China
  • 年月日: 2015-05-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 光触媒による水分解を目指した同時光析出法を基盤とする複合助触媒の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 金澤知器・石谷治・前田和彦
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会
  • 発表場所: 日本大学船橋キャンパス
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] 表面修飾型光触媒による可視光水分解と二酸化炭素固定化反応 (2015)
  • 著者名/発表者名: 前田和彦
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会
  • 発表場所: 日本大学船橋キャンパス
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
  • 招待講演
• [学会発表] Photocatalytic Water Splitting and CO2 Fixation over Surface-Modified Semiconductors under Visible Light (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Maeda
  • 学会等名: 249th ACS National Meeting
  • 発表場所: Colorado Convention Center, USA
  • 年月日: 2015-03-22 – 2015-03-26
  • 招待講演
• [学会発表] Hydrogen Evolution and CO2 Reduction by Metal-Complex/Nanostructured-Semiconductor Hybrids under Visible Light (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Maeda
  • 学会等名: 3rd International Symposium on Chemistry for Energy Conversion and Storage
  • 発表場所: The Harnack House, Berlin, Germany
  • 年月日: 2015-01-18 – 2015-01-21
  • 招待講演
• [学会発表] Semiconductor Photocatalysts for Water Splitting and CO2 Fixation (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Maeda
  • 学会等名: The International Conference on Electronic Materials and Nanotechnology for Green Environment 2014
  • 発表場所: Ramada Plaza, Jeju, Korea
  • 年月日: 2014-11-16 – 2014-11-19
  • 招待講演
• [学会発表] Water Splitting and CO2 Fixation over Modified Semiconductor Photocatalysts under Visible Light (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Maeda
  • 学会等名: The 4th International Symposium on Solar Fuels and Solar Cells
  • 発表場所: Dalian Institute of Chemical Physics, China
  • 年月日: 2014-10-20 – 2014-10-24
  • 招待講演
• [学会発表] Visible-light water splitting and CO2 reduction by modified semiconductor photocatalysts (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Maeda
  • 学会等名: TOCAT7 KYOTO2014
  • 発表場所: 京都テルサ
  • 年月日: 2014-06-01 – 2014-06-06
  • 招待講演
• [学会発表] 光触媒が教えてくれた研究の楽しさと難しさ (2014)
  • 著者名/発表者名: 前田和彦
  • 学会等名: 触媒学会若手会 第25回フレッシュマンゼミナール
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2014-05-10
  • 招待講演
• [学会発表] ルチル型酸化チタン粉末上での純水の光分解反応 (2014)
  • 著者名/発表者名: 前田和彦
  • 学会等名: 第113回触媒討論会
  • 発表場所: ロワジールホテル豊橋
• [学会発表] 表面ナノ構造を制御した半導体光触媒による水の可視光完全分解 (2014)
  • 著者名/発表者名: 前田和彦
  • 学会等名: 第31回無機材料に関する最近の研究成果発表会
  • 発表場所: 東海大学校友会館
  • 招待講演
• [学会発表] Solar-driven water splitting by modified semiconductor photocatalysts (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Maeda
  • 学会等名: EMN Spring Meeting 2014
  • 発表場所: Redrock Hotel, Las Vegas
  • 招待講演
• [学会発表] 水の可視光分解のための新規光触媒及び助触媒材料の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 前田和彦
  • 学会等名: 近畿大学理工学部古南研究室 表面設計化学セミナー
  • 発表場所: 近畿大学
  • 招待講演
• [学会発表] 水の可視光分解のための新規光触媒及び助触媒材料の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 前田和彦
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 招待講演
• [学会発表] ルチル型酸化チタン粉末を光触媒とした水の完全分解反応 (2013)
  • 著者名/発表者名: 前田和彦
  • 学会等名: 2013年光化学討論会
  • 発表場所: 愛媛大学
• [学会発表] Surface Modified Oxynitrides as Photocatalysts for Water Splitting under Visible Light (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Maeda
  • 学会等名: The fifth World Hydrogen Technologies Convention (WHTC2013)
  • 発表場所: Shanghai
  • 招待講演
• [学会発表] Semiconductor photocatalysts for visible-light water splitting: Structure and reaction mechanism (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Maeda
  • 学会等名: 平成25年度 日本分光学会年次講演会 国際シンポジウム「分光学の太陽電池・天然／人工光合成への応用」
  • 発表場所: 大阪大学
  • 招待講演
• [学会発表] Visible-Light water splitting using modified oxynitride photocatalysts (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Maeda
  • 学会等名: The 8th international conference on processing & manufacturing of advanced materials
  • 発表場所: Rio Hotel, Las Vegas
  • 招待講演
• [図書] Solar to Chemical Energy Conversion; Theory and Application (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Maeda（執筆分担）
  • 総ページ数: 489
  • 出版者: SPringer
• [図書] Photocatalysis : Fundamentals and Perspectives (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Maeda（執筆分担）
  • 総ページ数: 436
  • 出版者: RSC Publishing
• [図書] 人工光合成; 光エネルギーによる物質変換の化学 (2015)
  • 著者名/発表者名: 前田和彦（執筆分担）
  • 総ページ数: 341
  • 出版者: 三共出版
• [備考]
  • URL: http://www.chemistry.titech.ac.jp/~ishitani/member/kmaeda/