交互積層新奇ナノハイブリッド型光触媒による可視光応答電荷分離

• 研究課題/領域番号: 26410235
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 無機工業材料
• 研究機関: 信州大学
• 研究代表者: 望月 大 信州大学, 先鋭領域融合研究群環境・エネルギー材料科学研究所, 准教授(特定雇用) (90434315)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 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: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2014年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: ヘテロ積層 / ナノシート / クリック反応 / 光触媒 / ヘテロ接合 / 層状金属酸化物 / 交互積層体 / 電子移動 / 電荷分離 / 無機酸化物

研究成果の概要

本研究課題では、異種の金属酸化物層をナノメートルスケールで交互に積層した新奇ナノハイブリッド型光触媒を創出した。具体的には、クリックケミストリーの手法を層状金属酸化物に適用し、層間距離やその層間へ色素分子を導入することにより、可視光応答型の光誘起電荷分離を制御した。
光触媒への応用に向け、層状タンタル酸塩、層状ニオブ酸塩に着目し検討を進めた。これらの層状化合物は、その伝導帯電位に違いがあることにより、層間距離だけに依存しない電子移動制御が可能であった。ヘテロ積層体中における紫外光誘起電荷分離を、タングステン酸の伝導帯にたまった電子量を近赤外拡散反射分光法によって定量することで評価した。

研究成果

• [雑誌論文] Synthesis and Oxygen Electrocatalysis of Iridium Oxide Nanosheets (2017)
  • 著者名/発表者名: Takimoto Daisuke、Fukuda Katsutoshi、Miyasaka Shu、Ishida Takanobu、Ayato Yusuke、Mochizuki Dai、Shimizu Wataru、Sugimoto Wataru
  • 雑誌名: Electrocatalysis 巻: 8 号: 2 ページ: 144-150
  • DOI: 10.1007/s12678-016-0348-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lateral Size Effects of Two-dimensional IrO₂ Nanosheets towards the Oxygen Evolution Reaction Activity (2017)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Takimoto, Katsutoshi Fukuda, Shu Miyasaka, Takanobu Ishida, Yusuke Ayato, Dai Mochizuki,Wataru Shimizu,Wataru Sugimoto
  • 雑誌名: Electrochemistry 巻: 85 号: 12 ページ: 779-783
  • DOI: 10.5796/electrochemistry.85.779
  • NAID: 130006242962
  • ISSN: 1344-3542, 2186-2451
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Distance-depending Photoinduced Electron Transfer at Two-Dimensional Interface in Alternate Stacked Structures of Tantalate Nanosheets and Tungstate Nanosheets (2016)
  • 著者名/発表者名: Taishi Ano, Fuminao Kishimoto, Dai Mochizuki, Shuntaro Tsubaki, Masato M. Maitani, Eiichi Suzuki, Yuji Wada
  • 雑誌名: Chem. Lett. 巻: 40 号: 8 ページ: 816-817
  • DOI: 10.1246/cl.2011.816
  • NAID: 130004426283
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Specific electronic absorptions of alternate layered nanostructures of two metal oxides synthesized via a thiol-ene click reaction (2016)
  • 著者名/発表者名: Fuminao Kishimoto, Taishi Ano, Dai Mochizuki, Takayuki Terauchi, Masato M. Maitani, Eiichi Suzuki, Yuji Wada
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 6 号: 77 ページ: 73830-73841
  • DOI: 10.1039/c6ra13785g
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Microwave assisted synthesis of high-surface area WO3 particles decorated with mosaic patterns via hydrochloric acid treatment of Bi2W2O9 (2015)
  • 著者名/発表者名: Kishimoto, Fuminao; Mochizuki, Dai; Maitani, Masato M.; Suzuki, Eiichi; Wada, Yuji
  • 雑誌名: RSC ADVANCES 巻: 5 号: 95 ページ: 77839-77846
  • DOI: 10.1039/c5ra15167h
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Microwave-enhanced photocatalysis on CdS quantum dots - Evidence of acceleration of photoinduced electron transfer (2015)
  • 著者名/発表者名: Kishimoto, Fuminao; Imai, Takashi; Fujii, Satoshi; Mochizuki, Dai; Maitani, Masato M.; Suzuki, Eiichi; Wada, Yuji
  • 雑誌名: SCIENTIFIC REPORTS 巻: 5 号: 1 ページ: 11308-11308
  • DOI: 10.1038/srep11308
  • NAID: 120006582428
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Catalytic reactions enhanced under microwave-induced local thermal non-equilibrium in a core-shell, carbon-filled zeolite@zeolite (2015)
  • 著者名/発表者名: Dai Mochizuki, Ryo Sasaki, Masato M Maitani, Masaki Okamoto, Eiichi Suzuki, Yuji Wada
  • 雑誌名: J. Catal. 巻: 323 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1016/j.jcat.2014.12.003
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Precise Control of Photoinduced Electron Transfer in Alternate Layered Nanostructures of Titanium OxideTungsten Oxide (2014)
  • 著者名/発表者名: Dai Mochizuki, Kozue Kumagai, Masato M. Maitani, Eiichi Suzuki, Yuji Wada
  • 雑誌名: J. Phys, Chem. C. 巻: 118 号: 40 ページ: 22968-22974
  • DOI: 10.1021/jp507941a
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 層状化合物の有機修飾法を利用したナノ構造・機能設計 (2016)
  • 著者名/発表者名: 望月大
  • 学会等名: 粘土学会
  • 発表場所: 九州大学(福岡県福岡市)
  • 年月日: 2016-09-15
  • 招待講演
• [学会発表] Manipulation of Electron Transfer between Alternating Metal Oxides Layers (2015)
  • 著者名/発表者名: Dai Mochizuki
  • 学会等名: IUPAC 11th International Conference on Novel Materials and their Synthesis (NMS-XI)
  • 発表場所: 中国・秦皇島
  • 年月日: 2015-10-11
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Charge Separation in Alternate Layered Nanostructures of Metal Oxides (2015)
  • 著者名/発表者名: Dai Mochizuki
  • 学会等名: 12th International Conference on Materials Chemistry
  • 発表場所: イギリス・ヨーク
  • 年月日: 2015-07-20
  • 国際学会
• [学会発表] 金属酸化物ナノシートのヘテロ積層構造中での光電荷分離能の制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岸本史直・望月 大・阿野大史・寺内孝幸・ 米谷真人・鈴木榮一・和田雄二
  • 学会等名: 日本化学会第95春季年会
  • 発表場所: 日本大学船橋キャンパス(千葉県船橋市)
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] 異種材料界面におけるマイクロ波吸収と応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤友香・米谷真人・望月 大・鈴木榮一・和田雄二
  • 学会等名: 日本化学会第95春季年会
  • 発表場所: 日本大学船橋キャンパス(千葉県船橋市)
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] 電磁場分布及び熱流解析シミュレーションを用いたマイクロ波 照射下におけるエチルベンゼンの触媒的脱水素反応の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 羽石直人・望月 大・米谷真人・鈴木榮一・藤井 知・和田 雄二
  • 学会等名: 日本化学会第95春季年会
  • 発表場所: 日本大学船橋キャンパス(千葉県船橋市)
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] ニッケル金属粒子からビピリジニウム誘導体への電子移動反応に対するマイクロ波の効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 和田雄二, 今井嵩, 岸本史直, 望月大, 米谷真人, 鈴木榮一
  • 学会等名: 触媒討論会
  • 発表場所: 広島大学東広島キャンパス（広島県東広島市）
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [学会発表] 硫化カドミウム量子ドットからビピリジニウム誘導体への光誘起電子移動に対するマイクロ波の効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岸本史直, 今井嵩, 望月大, 米谷真人, 鈴木榮一, 和田雄二, 藤井知
  • 学会等名: 触媒討論会
  • 発表場所: 広島大学東広島キャンパス（広島県東広島市）
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [図書] ナノ空間材料ハンドブック (2016)
  • 著者名/発表者名: 望月大、杉本渉
  • 総ページ数: 493
  • 出版者: エヌ・ティー・エス