表面プラズモン共鳴型光触媒の機能化と可視・赤外光誘起反応

• 研究課題/領域番号: 26289307
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 触媒・資源化学プロセス
• 研究機関: 近畿大学
• 研究代表者: 古南 博 近畿大学, 理工学部, 教授 (00257966)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 15,600千円 (直接経費: 12,000千円、間接経費: 3,600千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2015年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2014年度: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円)
• キーワード: 光触媒 / プラズモニック光触媒 / 表面プラズモン共鳴 / 可視光 / 水分解 / 金 / 赤色光 / ナノロッド

研究成果の概要

酸化チタン（TiO2）粉末上に金（Au）粒子とニッケル/酸化ニッケル（Ni/NiO）粒子を修飾することにより，可視光照射下，添加剤を含まない純水の分解反応（2H2O → 2H2 + O2）に成功した。この光触媒はTiO2，Au粒子およびNi/NiO粒子がそれぞれ，電子伝達物質，可視光吸収部位・酸化反応場および還元反応場を担う「機能分離型プラズモニック光触媒」であり，この触媒設計により効率的な電荷分離が促進され，究極の反応である水分解による水素および酸素生成を達成したといえる。

研究成果

• [雑誌論文] Effects of the structure of the Rh3+ modifier on photocatalytic performances of an Rh3+/TiO2 photocatalyst under irradiation of visible light (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Kitano, M. Sadakiyo, K. Kato, M. Yamauchi, H. Asakura, T. Tanaka, K. Hashimoto, H. Kominami
  • 雑誌名: Appl. Catal. B: Environ. 巻: 205 ページ: 340-346
  • DOI: 10.1016/j.apcatb.2016.12.047
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Visible light-induced water splitting in an aqueous suspension of a plasmonic Au/TiO2 photocatalyst with metal co-catalysts (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Tanaka, K. Teramura, S. Hosokawa, H. Kominami, T. Tanaka
  • 雑誌名: Chem. Sci. 巻: 8 号: 4 ページ: 2574-2580
  • DOI: 10.1039/c6sc05135a
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Heterogeneous Meerwein-Ponndorf-Verley type Reduction of Aromatic Aldehydes Having Other Reducible Functional Groups over a TiO2 Photocatalyst (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Fukui, H. Kouda, A. Tanaka, K. Hashimoto, H. Kominami
  • 雑誌名: Chem. Select 巻: 2 号: 7 ページ: 2293-2299
  • DOI: 10.1002/slct.201602018
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Visible light-induced heterogeneous Meerwein-Ponndorf-Verley-type reduction of an aldehyde group over an organically modified titanium dioxide photocatalyst (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Fukui, A. Tanaka, K. Hashimoto, H. Kominami
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 53 号: 30 ページ: 4215-4218
  • DOI: 10.1039/c7cc00645d
  • NAID: 120006414641
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Organically modified titania having a metal catalyst: A new type of liquid-phase hydrogen-transfer photocatalyst working under visible light irradiation and H2-free conditions (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Kominami, S. Kitagawa, Y. Okubo, M. Fukui, K. Hashimoto, K. Imamura
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys. 巻: 18 号: 24 ページ: 16076-16079
  • DOI: 10.1039/c6cp01847e
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Meerwein-Ponndorf-Verley-type reduction over a metal-free TiO2 photocatalyst in alcohol: Chemoselective hydrogenation of chlorobenzaldehyde to chlorobenzyl alcohol (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Fukui, A. Tanaka, K. Hashimoto, H. Kominami
  • 雑誌名: Chem. Lett. 巻: 45 号: 8 ページ: 985-987
  • DOI: 10.1246/cl.160476
  • NAID: 130005254640
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Control of surface plasmon resonance of Au/SnO2 by modification with Ag and Cu for photoinduced reactions under irradiation of visible light in a wide range (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Tanaka, K. Hashimoto, H. Kominami
  • 雑誌名: Chemistry - A European Journal 巻: 22 号: 13 ページ: 4592-4599
  • DOI: 10.1002/chem.201504606
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Metal ion-modified TiO 2photocatalysts having controllable oxidativeperformance under irradiation of visible light (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Kitano, A. Tanaka, K. Hashimoto, H. Kominami
  • 雑誌名: Applied Catalysis A: General 巻: - ページ: 202-207
  • DOI: 10.1016/j.apcata.2015.10.045
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Copper-modified TiO2: A simple photocatalyst for chemoselective and diastereoselective hydrogenation of alkynes to alkenes under additive-free condition (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Kominami, M. Higa, T. Nojima, T. Ito, K. Nakanishi, K. Hashimoto, K. Imamura
  • 雑誌名: ChemCatChem 巻: - 号: 12 ページ: 2019-2022
  • DOI: 10.1002/cctc.201600290
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Synergy effect of photoabsorption due to band-gap excitation and surface plasmon resonance on selective photocatalytic oxidation of alcohols to ketones and aldehydes over silver-deposited silver iodide (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Nishino, A. Tanaka, K. Hashimoto, H. Kominami
  • 雑誌名: Chem. Lett. 巻: 44 号: 4 ページ: 518-520
  • DOI: 10.1246/cl.141209
  • NAID: 130005062121
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Photocatalytic deoxygenation of sulfoxides to sulfides over titanium(IV) oxide at room temperature without use of metal co-catalysts (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Kominami, K. Nakanishi, S. Yamamoto, K. Imamura, K. Hashimoto
  • 雑誌名: Catal. Commun. 巻: 54 ページ: 100-103
  • DOI: 10.1016/j.catcom.2014.05.028
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Selective oxidation of alcohols in aqueous suspensions of rhodium ion-modified TiO2 photocatalysts under irradiation of visible light (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Kitano, A. Tanaka, K. Hashimoto, H. Kominami
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys. 巻: 16 号: 24 ページ: 12554-12559
  • DOI: 10.1039/c4cp00863d
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Chemoselective reduction of nitrobenzenes having other reducible groups over titanium(IV) oxide photocatalyst under protection-, gas- and metal-free conditions (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Imamura, K. Nakanishi, K. Hashimoto, H. Kominami
  • 雑誌名: Tetrahedron 巻: 70 号: 36 ページ: 6134-6139
  • DOI: 10.1016/j.tet.2014.04.067
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Photocatalytic hydrogenation of alkenes to alkanes in alcoholic suspensions of palladium-loaded titanium(IV) oxide without use of hydrogen gas (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Imamura, Y. Okubo, T. Ito, A. Tanaka, K. Hashimoto, H. Kominami
  • 雑誌名: RSC Adv. 巻: 4 号: 38 ページ: 19883-19886
  • DOI: 10.1039/c4ra02275k
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photocatalytic chemoselectivc reduction of epoxides to alkenes along with formati on of ketones in alcoholic suspensions of silver-loaded titanium (IV) oxide at roo m temperature without use of reducing gas (2014)
  • 著者名/発表者名: 古南博、山本悟志、今村和也、田中淳晧、橋本圭司
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: (印刷中) 号: 35 ページ: 4558-4560
  • DOI: 10.1039/c3cc49340g
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photocatalytic reactions under irradiation of visible light over gold nanoparticles supported on titanium(IV) oxide powder prepared by using a multi-step photodeposition method (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Tanaka, S. Sakaguchi, K. Hashimoto, H. Kominami
  • 雑誌名: Catal. Sci. Technol. 巻: 4 号: 7 ページ: 1931-1938
  • DOI: 10.1039/c4cy00042k
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Visible-light-induced hydrogen and oxygen formation over Pt/Au/WO_3 photocatalyst utilizing two types of photoabsorption due to surface plasmon resonance and band-gap excitation (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中淳皓、橋本圭司、古南 博
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 136 号: 2 ページ: 586-589
  • DOI: 10.1021/ja410230u
  • 査読あり
• [学会発表] アスペクト比を変えたAuナノロッドの安定固定化とそのプラズモニック光触媒作用の評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 八木稜祐、田中淳皓、橋本圭司、古南博
  • 学会等名: 第119回触媒討論会
  • 発表場所: 首都大学東京（八王子市）
  • 年月日: 2017-03-21
• [学会発表] 銅プラズモニック光触媒による選択的酸化反応 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岡林浩希、田中淳皓、橋本圭司、古南博
  • 学会等名: 日本化学会第97春季年会
  • 発表場所: 慶応大学（横浜市）
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] 金ナノロッドプラズモニック光触媒によるアルコール酸化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 八木稜祐、田中淳皓、橋本圭司、古南博
  • 学会等名: 第118回触媒討論会
  • 発表場所: 岩手大学（盛岡市）
  • 年月日: 2016-09-21
• [学会発表] Synthesis and Evaluation of Plasmonic Photocatalyst Working under Irradiation of Red light (2016)
  • 著者名/発表者名: R. NISHIJIMA, A. TANAKA, K. HASHIMOTO, H. KOMINAMI
  • 学会等名: CIMTEC 2016
  • 発表場所: Perugia, Italy
  • 年月日: 2016-06-05
  • 国際学会
• [学会発表] Unique performance of functionalized gold plasmonic photocatalysts (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi KOMINAMI, Atsuhiro TANAKA
  • 学会等名: International Symposium on Nanostructured Photocatalysts and Catalysts
  • 発表場所: Osaka University (Suita)
  • 年月日: 2016-04-08
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 赤色光で駆動するプラズモニック光触媒の合成と評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 西島 隆太・田中 淳皓・橋本 圭司・古南 博
  • 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: 2016-03-25
• [学会発表] ナノロッドを固定化した金-酸化チタン光触媒の合成と評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 八木 稜祐・橋本 圭司・古南 博
  • 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: 2016-03-25
• [学会発表] Gold plasmonic photocatalysts: functionalization and application (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi KOMINAMI, Atsuhiro TANAKA
  • 学会等名: Elsevier special symposium I: Nanoscience for Photochemistry
  • 発表場所: Tokyo University (Tokyo)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Photocatalytic hydrogen formation by Pt/Au/WO3 under visible light (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Tanaka, H. Kominami
  • 学会等名: 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • 発表場所: Hawaii Convention Center
  • 年月日: 2015-12-08
  • 国際学会
• [学会発表] 金担持酸化チタンの表面プラズモン共鳴波長の長波長化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西島隆太・田中淳皓・橋本圭司・古南 博
  • 学会等名: 第5回CSJ化学フェスタ2015
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京）
  • 年月日: 2015-10-15
• [学会発表] 金担持金属酸化物による可視光水分解反応 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田中淳皓、寺村謙太郎、細川三郎、古南 博、田中庸裕
  • 学会等名: 触媒学会
  • 発表場所: 成蹊大学（東京都・武蔵野市）
  • 年月日: 2015-03-24
• [学会発表] esign and Application of Functionalized Gold Plasmonic Photocatalysts (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Kominami, A. Tanaka
  • 学会等名: ENGE2014
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 2014-11-18
  • 招待講演
• [学会発表] 金修飾金属酸化物光触媒による可視光水素生成反応における助触媒の添加効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中淳皓、橋本圭司、田中庸裕、古南 博
  • 学会等名: 触媒学会
  • 発表場所: 広島大学（広島県・東広島市）
  • 年月日: 2014-09-27
• [学会発表] 光触媒による物質変換反応の新展開 (2014)
  • 著者名/発表者名: 古南 博
  • 学会等名: 第12回触媒化学ワークショップ
  • 発表場所: 福井県国際交流会館（福井県・福井市））
  • 年月日: 2014-08-03
  • 招待講演
• [学会発表] Functionalized Gold Plasmonic Photocatalysts: Synthesis and Reactions (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Kominami, A. Tanaka
  • 学会等名: International Symposium on Nanostructured Catalysts and Photocatalysts
  • 発表場所: Osaka University (Suita, Osaka)
  • 年月日: 2014-06-08
  • 招待講演
• [図書] Synthetic Applications of Titanium(IV) Oxide-Based Photocatalysts (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Imamura, H. Kominami
  • 総ページ数: 416
  • 出版者: Springer
• [備考] 表面設計化学研究室
  • URL: http://www.apch.kindai.ac.jp/surface-folder/surface-index.html