光誘起結晶化プロセスによる高機能水還元電極の創出

• 研究課題/領域番号: 25870254
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 材料加工・組織制御工学; 無機工業材料
• 研究機関: 長岡技術科学大学
• 研究代表者: 西川 雅美 長岡技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (20622393)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2014年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2013年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: 光電極 / エキシマレーザー / 水還元 / 光電流 / 光触媒 / Cu2O / 複合光触媒

研究成果の概要

水還元用Cu2O光電極の反応中の自己還元を抑制し反応安定性を向上させるには、TiO2反応安定化層との複合プロセスが必要である。エキシマレーザーを用いれば、不活性なCuOに酸化されやすいCu2O層を、高活性を維持した状態で、結晶性のTiO2層と複合できることを明らかにした。得られたTiO2/Cu2O光電極は、Cu2O内の励起電子がTiO2に移動しやすく、その結果、活性劣化の原因となる自己還元が起こらず、高い反応安定性を有していることを確認した。本複合プロセスは、TiO2層のみを選択的に結晶化できるため、熱処理に不向きな全ての光電極に反応安定性を付与することが可能であり、その基盤技術を確立できた。

研究成果

• [雑誌論文] Photocatalytic Carbon Dioxide Reduction by Copper Oxide Nanocluster-Grafted Niobate Nanosheets (2015)
  • 著者名/発表者名: Ge Yin, Masami Nishikawa, Yoshio Nosaka, Nagarajan Srinivasan, Daiki Atarashi, Etsuo Sakai, Masahiro Miyauchi
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 9 号: 2 ページ: 2111-2119
  • DOI: 10.1021/nn507429e
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Enhanced Photoactivity with Nanocluster-Grafted Titanium Dioxide Photocatalysts (2014)
  • 著者名/発表者名: Min Liu, Ryota Inde, Masami Nishikawa(代表), Xiaoqing Qiu, Daiki Atarashi, Etsuo Sakai, Yoshio Nosaka, Kazuhito Hashimoto, Masahiro Miyauchi
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 8 号: 7 ページ: 7229-7238
  • DOI: 10.1021/nn502247x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effective Composite Preparation between Graphite and Iron Particles by the Interfacial Mediation of Force-Activated Oxygen Atoms (2014)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Motozuka, Motohiro Tagaya, Kota Shiba, Zhefeng Xu, Masami Nishikawa(代表), Tomohiko Yoshioka, Toshiyuki Ikoma, Junzo Tanaka
  • 雑誌名: Industrial & Engineering Chemistry Research 巻: 53 号: 43 ページ: 16736-16753
  • DOI: 10.1021/ie501207u
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Spectroscopic investigation of the mechanism of photocatalysis (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshio Nosaka, Masami Nishikawa(代表), Atsuko Nosaka
  • 雑誌名: Molecules 巻: 19 号: 11 ページ: 18248-18267
  • DOI: 10.3390/molecules191118248
  • NAID: 120006576441
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fabrication of CuBi2O4 photocathode through novel anodic electrodeposition for solar hydrogen production (2014)
  • 著者名/発表者名: Yukihiro Nakabayashi, Masami Nishikawa(代表）, Yoshio Nosaka
  • 雑誌名: Electrochimica Acta 巻: 125 ページ: 191-198
  • DOI: 10.1016/j.electacta.2014.01.088
  • NAID: 120006576440
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dominated factors for high performance of Fe3+ grafted metal doped TiO2 based photocatalysts (2014)
  • 著者名/発表者名: Masami Nishikawa(代表）, Ryota Takanami, Fumie Nakagoshi, Hiroshi Suizu, Hideyuki Nagai, Yoshio Nosaka
  • 雑誌名: Applied Catalysis B: Environmental 巻: 未定
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced Photocatalytic Activity of BiVO4 by Co-grafting of Metal Ions and Combining with CuBi2O4 (2013)
  • 著者名/発表者名: Masami Nishikawa(代表）, Souta Hiura, Yasufumi Mitani, Yoshio Nosaka
  • 雑誌名: Journal of Photochemistry and Photobiology A 巻: 262 ページ: 52-56
  • DOI: 10.1016/j.jphotochem.2013.04.018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gafting Effects of Cu(II) on the Photocatalytic Activity of Titanium-substituted Hydroxyapatite (2013)
  • 著者名/発表者名: Masami Nishikawa(代表）, Wenｊing Yang, Yoshio Nosaka
  • 雑誌名: Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 巻: 378 ページ: 314-318
  • DOI: 10.1016/j.molcata.2013.07.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effective Functionalization of Disordered Oxide Lattices on Iron Particle Surfaces Using Mechanochemical Reactions (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Motozuka, M. Tagaya, H. Nishiyama, M. Nishikawa, T. Ikoma, T. Yoshioka, S. Samitsu, J. Tanaka
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 117 号: 19 ページ: 9908-9919
  • DOI: 10.1021/jp401655m
  • 査読あり
• [学会発表] Ti(Ⅳ)ナノクラスターの担持によるTiO2の光触媒活性向上 (2014)
  • 著者名/発表者名: 印出亮太, Liu Min, 西川雅美(代表), 野坂芳雄, 新大軌, 坂井悦郎, 橋本和仁, 宮内雅浩
  • 学会等名: 第21回シンポジウム「光触媒反応の最近の展開」
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2014-12-12
• [学会発表] 銅酸化物クラスター担持ニオブ酸ナノシートによる二酸化炭素光還元 (2014)
  • 著者名/発表者名: Ge Yin, Srinivasan Nagarajan, 西川雅美(代表), 野坂芳雄, 新大軌, 坂井悦郎, 宮内雅浩
  • 学会等名: 第21回シンポジウム「光触媒反応の最近の展開」
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2014-12-12
• [学会発表] CuBi2O4複合光触媒の作製と特性評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 由藤宗一郎, 長谷川貴弘, 藤木郁, 中林志達, 西川雅美(代表), 野坂芳雄
  • 学会等名: 第21回シンポジウム「光触媒反応の最近の展開」
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2014-12-12
• [学会発表] 光誘起結晶化プロセスを用いたCu2O光電極へのTiO2複合効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 西川雅美(代表), 福田真之, 中林志達, 野坂芳雄
  • 学会等名: 第21回シンポジウム「光触媒反応の最近の展開」
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2014-12-12
• [学会発表] バナジウム置換型アパタイトの光触媒特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: タン リー ファ, 中林志達, 西川雅美(代表), 野坂芳雄
  • 学会等名: 第21回シンポジウム「光触媒反応の最近の展開」
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2014-12-12
• [学会発表] 塗布光照射法によるTiO2/Cu2O複合光電極の作製 (2014)
  • 著者名/発表者名: 福田真之, 西川雅美(代表), 中林志達, 野坂芳雄, 中島智彦, 篠田健太郎, 土屋哲男
  • 学会等名: 日本電子材料技術協会第51回秋期講演大会
  • 発表場所: 日本セラミックス協会ビル
  • 年月日: 2014-11-13
• [学会発表] アパタイト系光触媒の可視光応答化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 西川雅美(代表), Tan Lee Hua, 楊文静, 中林志達, 野坂芳雄
  • 学会等名: 2014年光化学討論会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-10-11 – 2014-10-13
• [学会発表] 可視光応答化に向けたアパタイト光触媒への金属ドープ効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: Tan Lee Hua, 楊文静, 中林志達, 西川雅美(代表), 野坂芳雄
  • 学会等名: 2014年光化学討論会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-10-11 – 2014-10-13
• [学会発表] BiCu2VO6光アノードの溶液法による合成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中林志達, 西川雅美(代表), 野坂芳雄
  • 学会等名: 2014年電気化学秋季大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-09-27 – 2014-09-28
• [学会発表] アパタイト系光触媒の可視光活性への修飾効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 西川雅美(代表), Tan Lee Hua, 楊文静, 中林志達, 野坂芳雄
  • 学会等名: 第 33 回光がかかわる触媒化学シンポジウム
  • 発表場所: 東京理科大学
  • 年月日: 2014-07-18
• [学会発表] TiO2系光触媒の可視光活性に有効な電荷移動経路
  • 著者名/発表者名: 西川雅美（代表）,中越郁絵,高波亮多,水津宏,永井秀幸,野坂芳雄
  • 学会等名: 電気化学会第81回大会
  • 発表場所: 関西大学
• [学会発表] Fe3+担持TiO2の光触媒活性に影響する因子について
  • 著者名/発表者名: 西川雅美（代表）、高浪亮多、水津 宏、永井秀幸、野坂芳雄
  • 学会等名: 第20回シンポジウム「光触媒反応の最近の展開」
  • 発表場所: 東京大学
• [学会発表] アパタイト系光触媒のアミノ酸吸着及び分解特性
  • 著者名/発表者名: 楊 文静、Tan Lee Hua、西川雅美（代表）、野坂篤子、野坂芳雄
  • 学会等名: 第20回シンポジウム「光触媒反応の最近の展開」
  • 発表場所: 東京大学
• [学会発表] 複合型可視光応答光触媒の活性酸素検出による解析
  • 著者名/発表者名: 長谷川貴大、由藤宗一郎、西川雅美（代表）、野坂芳雄
  • 学会等名: 第20回シンポジウム「光触媒反応の最近の展開」
  • 発表場所: 東京大学
• [学会発表] TiO2光触媒の可視光応答性を高める因子の解析
  • 著者名/発表者名: 西川雅美（代表）、中越郁絵、高浪亮多、野坂芳雄
  • 学会等名: 固体・表面光化学討論会
  • 発表場所: 早稲田大学
• [学会発表] アルコール存在下での光触媒反応による有機合成反応
  • 著者名/発表者名: 吉野公明、西川雅美（代表）、野坂芳雄
  • 学会等名: 支部合同新潟地方大会
  • 発表場所: 長岡技術科学大学
• [学会発表] 修飾されたCu2O薄膜による水素発生光電極の作製
  • 著者名/発表者名: 福田真之、中林志達、西川雅美（代表）、野坂芳雄
  • 学会等名: 支部合同新潟地方大会
  • 発表場所: 長岡技術科学大学
• [学会発表] 太陽光水分解のための半導体電極の電気化学的作成
  • 著者名/発表者名: 大家雄太、中林志達、西川雅美（代表）、野坂芳雄
  • 学会等名: 支部合同新潟地方大会
  • 発表場所: 長岡技術科学大学
• [学会発表] CuBi2O4水素発生光触媒電極の電気化学的合成
  • 著者名/発表者名: 中林 志達, 西川 雅美（代表）, 野坂 芳雄
  • 学会等名: 電気化学会秋季年会
  • 発表場所: 東京工業大学
• [学会発表] 可視光応答型光触媒のCuBi2O4複合効果
  • 著者名/発表者名: 西川雅美（代表）、由藤宗一郎、長谷川 貴大、野坂芳雄
  • 学会等名: 光化学討論会
  • 発表場所: 愛媛大学
• [学会発表] CuBi2O4 複合化によるBiVO4 光触媒の高活性化
  • 著者名/発表者名: 西川雅美（代表）、樋浦想太、由藤宗一郎、野坂芳雄
  • 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
• [学会発表] チタンアパタイト光触媒へのCuイオン担持効果及びそのアミノ酸分解特性
  • 著者名/発表者名: 楊 文静、西川雅美（代表）、野坂篤子、野坂芳雄
  • 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
• [図書] 抗菌・抗ウイルス材料の開発・評価と加工技術 第１章２節 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西川雅美（代表）、野坂芳雄
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: 技術情報協会
• [産業財産権] ハイドロキシアパタイト系可視光応答型光触媒とその製造方法、並びに光触媒材料 (2014)
  • 発明者名: 西川雅美(代表), 野坂芳雄, タン リー ファ
  • 権利者名: 西川雅美(代表), 野坂芳雄, タン リー ファ
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2014-146391
  • 出願年月日: 2014-07-17