キャリア密度制御による高効率水分解用金属酸窒化物光電極の開発

• 研究課題/領域番号: 25888013
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: エネルギー関連化学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 東 正信 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10711799)
• 研究期間 (年度): 2013-08-30 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2014年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 光電極 / 水分解 / 酸窒化物 / ドーピング / キャリア密度 / 可視光

研究成果の概要

複合型酸窒化物BaTaO2Nは660nmまでの幅広い可視光を吸収でき、また水の分解に適したバンド構造を有しており有望な光電極材料である。本研究ではBaTaO2Nに異種金属イオンをドープすることにより、ドナー密度を制御し、高効率な水分解用光アノードの調製を試みた。その結果、Mo, Niをドープすることによって顕著に光電流が向上することを見出した。これらの電極に酸素生成用助触媒としてCoOxを担持することで、光電流値、その安定性ともに向上し、また可視光水分解反応がほぼ量論比で進行することを見出した。

研究成果

• [雑誌論文] BaTaO2N電極を用いた高効率可視光水分解 (2014)
  • 著者名/発表者名: 東 正信, 阿部 竜
  • 雑誌名: 光アライアンス 巻: 25 ページ: 50-55
• [雑誌論文] MnTaO2N: Polar LiNbO3-type Oxynitride with a Helical Spin Order (2014)
  • 著者名/発表者名: Tassel, C.; Kuno, Y.; Goto, Y.; Yamamoto, T.; Brown, C.M.; Hester, J.; Fujita, K.; Higashi, M.; Abe, R.; Tanaka, K.; Kobayashi, Y.; Kageyama, H
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 54 号: 2 ページ: 516-521
  • DOI: 10.1002/anie.201408483
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of an Efficient BaTaO2N Photoanode Harvesting a Wide Range of Visible Light for Water Splitting (2013)
  • 著者名/発表者名: Masanobu Higashi, Kazunari Domen, Ryu Abe
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 135 号: 28 ページ: 10238-10241
  • DOI: 10.1021/ja404030x
  • 査読あり
• [学会発表] 金属イオンドーピングによる可視光水分解用BaTaO2N光アノードの高効率化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山中 雄太, 東 正信, 阿部 竜
  • 学会等名: 日本化学会第95春季年会2015
  • 発表場所: 日本大学理工学部船橋キャンパス
  • 年月日: 2015-03-25
• [学会発表] 金属イオンドーピングによる可視光水分解用BaTaO2N 光アノードの高効率化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山中 雄太, 東 正信, 阿部 竜
  • 学会等名: 第24回日本MRS年次大会
  • 発表場所: 横浜市開港記念会館
  • 年月日: 2014-12-10
• [学会発表] 金属イオンドーピングによる可視光水分解用BaTaO2N光アノードの高効率化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山中 雄太, 東 正信, 阿部 竜
  • 学会等名: 第24回キャラクタリゼーション講習会
  • 発表場所: 香川大学
  • 年月日: 2014-10-24
• [学会発表] 非酸化物半導体光触媒を用いた可視光水分解 (2014)
  • 著者名/発表者名: 東 正信
  • 学会等名: JPIJS関西地区・日本エネルギー学会関西支部・石油学会関西支部 コロキウム2014
  • 発表場所: 姫路市
  • 年月日: 2014-08-02
  • 招待講演
• [学会発表] Fabrication of Efficient BaTaO2N Photoanodes Havesting Wide Range of Visible Light (λ > 600 nm) for Water Splitting (2014)
  • 著者名/発表者名: Masanobu Higashi, Kazunari Domen, Ryu Abe
  • 学会等名: TOCAT7
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 2014-06-01 – 2014-06-06
• [学会発表] 金属イオンドーピングによる可視光水分解用BaTaO2N光アノードの高効率化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山中雄太、東正信、阿部竜
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会
  • 発表場所: 名古屋市
• [学会発表] 可視光水分解を目的とした高性能BaTaO2N光アノードの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 東 正信・堂免 一成・阿部 竜
  • 学会等名: 中部化学関係学協会支部連合秋季大会
  • 発表場所: 浜松市
• [学会発表] Fabrication of Efficient BaTaO2N Photoanoeds Harvesting Wide Range of Visible Light (λ > 660 nm) for Water Splitting (2013)
  • 著者名/発表者名: Masanobu Higashi, Kazunari Domen, Ryu Abe
  • 学会等名: 第25回日本ＭＲＳ年次大会
  • 発表場所: 横浜市
• [備考] 研究室ホームページ
  • URL: http://www.ehcc.kyoto-u.ac.jp/eh41/home/abe/
• [備考] 研究室ホームページ
  • URL: http://www.ehcc.kyoto-u.ac.jp/eh41/home/abe/