中空アノード液中プラズマ処理技術の構築と可視光応答型酸化チタン光触媒の開発

• 研究課題/領域番号: 26410247
• 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: 東京理科大学
• 研究代表者: 寺島 千晶 東京理科大学, 研究推進機構総合研究院, 准教授 (00596942)
• 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: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2014年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: 液中プラズマ / 光触媒 / 酸化チタン / 酸素欠損 / アセトアルデヒド分解 / 窒素固定 / 中空アノード / 酸化チタンナノ粒子 / 可視光応答 / アンモニア

研究成果の概要

中空アノード液中プラズマ技術を開発し，中空電極に窒素ガスを導入することでプラズマ反応場を拡張した安定な液中プラズマを実現した。本技術によって液中に分散した酸化チタンナノ粒子を処理した結果，ナノ粒子表面のみに酸素欠損を導入した酸化チタンを作製することに成功した。この構造によって光触媒活性が大幅に向上し，蛍光灯下においてもアセトアルデヒドの完全分解が行えることを確認した。その機構についても明らかにした。また，本技術によって窒素と水から植物育成に必要な液体肥料を開発できる指針を見出した。

研究成果

• [国際共同研究] 東北師範大学/物理学院/先進光電子機能材料研究センター(中国)
• [雑誌論文] WO3/W:BiVO4/BiVO4 graded photoabsorber electrode for enhanced photoelectrocatalytic solar light driven water oxidation (2017)
  • 著者名/発表者名: Junghyun Choi, Pitchaimuthu Sudhagar, Joo Hyun Kim, Jiseok Kwon, Jeonghyun Kim, Chiaki Terashima, Akira Fujishima, Taeseup Song, Ungyu Paik
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys. 巻: 19 号: 6 ページ: 4648-4655
  • DOI: 10.1039/c6cp08199a
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] α-Fe2O3/TiO2 3D hierarchical nanostructures for enhanced photoelectrochemical water splitting (2017)
  • 著者名/発表者名: Hyungkyu Han, Francesca Riboni, Frantisek Karlicky, Stepan Kment, Anandarup Goswami, Pitchaimuthu Sudhagar, Jeongeun Yoo, Lei Wang, Ondrej Tomanec, Martin Petr, Ondrej Haderka, Chiaki Terashima, Akira Fujishima, Patrik Schuki, Radek Zboril
  • 雑誌名: Nanoscale 巻: 9 号: 1 ページ: 134-142
  • DOI: 10.1039/c6nr06908h
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 液中プラズマ処理による酸化チタンの光触媒活性向上 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木孝宗, 寺島千晶, 中田一弥, 勝又健一, 藤嶋昭
  • 雑誌名: 会報光触媒 巻: 50 ページ: 52-55
  • 査読あり
• [雑誌論文] 酸化チタンの水中プラズマ処理による高光触媒活性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 寺島千晶
  • 雑誌名: 科学フォーラム 巻: 384 ページ: 6-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] 環境浄化をめざした液中プラズマ技術の利用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 寺島千晶，中田一弥，勝又健一，藤嶋昭
  • 雑誌名: 無機マテリアル学会会誌 巻: 22 ページ: 420-425
  • 査読あり
• [学会発表] Photocatalytic activities of TiO2 nanoparticles treated by in-liquid plasma processing (2017)
  • 著者名/発表者名: Chiaki Terashima
  • 学会等名: International Conference on Small Science (ICSS2017)
  • 発表場所: NH Collection Aranzazu, San Sebastian, Spain
  • 年月日: 2017-05-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 中空電極を用いた液中プラズマ処理TiO2の高活性化に関する研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 鈴木翔貴, 本多楓, 寺島千晶, 鈴木孝宗, 中田一弥, 勝又健一, 近藤剛史, 湯浅真, 藤嶋昭
  • 学会等名: 日本化学会第97春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学日吉キャンパス（神奈川県・日吉）
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] Recent Progress in Photocatalysis International Research Center (2016)
  • 著者名/発表者名: Chiaki Terashima
  • 学会等名: International Conference on Advances in Materials Science (ICAMS 2016)
  • 発表場所: Raje Ramrao College, Jath, India
  • 年月日: 2016-12-07
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 植物育成のための液中プラズマ処理溶液の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 本多楓, 寺島千晶, 中田一弥, 勝又健一, 近藤剛史, 湯浅真, 藤嶋昭
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 京都・同志社大学京田辺キャンパス
  • 年月日: 2016-03-25
• [学会発表] Structural Analysis and Photocatalytic Characterization of TiO2 Treated by Solution Plasma (2016)
  • 著者名/発表者名: Akane Naito, Chiaki Terashima, Kazuya Nakata, Ken-ichi Katsumata, Kateshi Kondo, Makoto Yuasa, Akira Fujishima
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 京都・同志社大学京田辺キャンパス
  • 年月日: 2016-03-25
• [学会発表] Plant Growth Using of Solution Plasma Treated Water with Nitrogen (2016)
  • 著者名/発表者名: Kaede Honda, Chiaki Terashima, Kazuya Nakata, Ken-ichi Katsumata, Takeshi Kondo, Makoto Yuasa, Akira Fujishima
  • 学会等名: Second International Symposium on Advanced Water Science and Technology (ISAWAT-2)
  • 発表場所: Environmental Studies Hall, Nagoya University
  • 年月日: 2016-02-16
  • 国際学会
• [学会発表] 中空電極を用いた液中プラズマ処理によるTiO2の高活性化と構造解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木翔貴, 本多楓, 寺島千晶, 中田一弥, 勝又健一, 近藤剛史, 湯浅真, 藤嶋昭
  • 学会等名: 第４回 メゾスコピック研究会 講演会
  • 発表場所: 東京理科大学森戸記念館（東京都・新宿区）
• [学会発表] 中空アノード液中プラズマによる窒素固定化と植物育成に関する研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 本多楓, 寺島千晶, 鈴木孝宗, 中田一弥, 勝又健一, 近藤剛史, 湯浅真, 藤嶋昭
  • 学会等名: 光触媒国際研究センター&光触媒研究推進拠点平成27年度研究成果報告会
  • 発表場所: 東京理科大学葛飾キャンパス（東京都・葛飾区）
• [学会発表] Ammonia synthesis by liquid plasma processing under nitrogen stream (2015)
  • 著者名/発表者名: Kaede Honda, Chiaki Terashima, Kazuya Nakata, Takeshi Kondo, Makoto Yuasa, Akira Fujishima
  • 学会等名: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015
  • 発表場所: ホノルル・ハワイコンベンション・センター
  • 年月日: 2015-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] 水中プラズマ技術の光触媒と植物工場への展開 (2015)
  • 著者名/発表者名: 寺島千晶
  • 学会等名: 第22回シンポジウム「光触媒反応の最近の展開」
  • 発表場所: 東京理科大学野田キャンパス
  • 年月日: 2015-12-04
  • 招待講演
• [学会発表] 液中プラズマ処理した高活性酸化チタン光触媒の構造解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 内藤茜, 本多楓, 寺島千晶, 中田一弥, 勝又健一, 石田直哉, 北村尚斗, 井出本康, 近藤剛史, 湯浅真, 藤嶋昭
  • 学会等名: 第22回シンポジウム「光触媒反応の最近の展開」
  • 発表場所: 東京理科大学野田キャンパス
  • 年月日: 2015-12-04
• [学会発表] 液中プラズマによる窒素固定化と植物育成への応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 本多楓, 寺島千晶, 中田一弥, 勝又健一, 近藤剛史, 湯浅真, 藤嶋昭
  • 学会等名: 第22回シンポジウム「光触媒反応の最近の展開」
  • 発表場所: 東京理科大学野田キャンパス
  • 年月日: 2015-12-04
• [学会発表] Photocatalytic Activities of TiO2 Nanoparticles Treated by In-liquid Plasma under Nitrogen Stream (2015)
  • 著者名/発表者名: Chiaki Terashima, Kaede Honda, Akane Naito, Kazuya Nakata, Ken-ichi Katsumata, Naoya Ishida, Naoto Kitamura, Yasushi Idemoto, Takeshi Kondo, Makoto Yuasa and Akira Fujishima
  • 学会等名: The 20th International Conference on Semiconductor Photocatalysis & Solar Energy Conversion
  • 発表場所: Crowne Plaza Hotel, San Diego, CA
  • 年月日: 2015-11-16
  • 国際学会
• [学会発表] Enhanced Photocatalytic Properties of TiO2 Treated by In-liquid Plasma with N2 Bubbling (2015)
  • 著者名/発表者名: Chiaki Terashima, Kaede Honda, Akane Naito, Kazuya Nakata, Ken-ichi Katsumata, Takeshi Kondo, Makoto Yuasa, Akira Fujishima
  • 学会等名: SIEMME'21
  • 発表場所: Xiamen International Conference Center, China
  • 年月日: 2015-09-12
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Ammonia Synthesis by Solution Plasma Processing (2015)
  • 著者名/発表者名: Kaede Honda, Akane Naito, Chiaki Terashima, Kazuya Nakata, Ken-ichi Katsumata, Takeshi Kondo, Makoto Yuasa, Akira Fujishima
  • 学会等名: SIEMME'21
  • 発表場所: Xiamen International Conference Center, China
  • 年月日: 2015-09-11
  • 国際学会
• [学会発表] Photocatalytic activities of nano-sized TiO2 treated by in-liquid plasma processing (2015)
  • 著者名/発表者名: Chiaki Terashima, Kaede Honda, Akane Naito, Kazuya Nakata, Ken-ichi Katsumata, Naoya Ishida, Naoto Kitamura, Yasushi Idemoto, Takeshi Kondo, Makoto Yuasa, Akira Fujishima
  • 学会等名: First International Symposium on Recent Progress of Energy and Environmental Photocatalysis
  • 発表場所: Tokyo University of Science, Noda Campus
  • 年月日: 2015-09-04
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Enhanced Photocatalytic Activity of TiO2 Treated by Solution Plasma with N2 Bubbling (2015)
  • 著者名/発表者名: Kaede Honda, Akane Naito, Chiaki Terashima, Kazuya Nakata, Ken-ichi Katsumata, Takeshi Kondo, Makoto Yuasa, Akira Fujishima
  • 学会等名: First International Symposium on Recent Progress of Energy and Environmental Photocatalysis
  • 発表場所: Tokyo University of Science, Noda Campus
  • 年月日: 2015-09-03
  • 国際学会
• [学会発表] Liquid plasma treatment under nitrogen stream (2015)
  • 著者名/発表者名: Kaede Honda, Chiaki Terashima, Kazuya Nakata, Takeshi Kondo, Makoto Yuasa, Akira Fujishima
  • 学会等名: 7th International Symposium on Advanced Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nanomaterials (ISPlasma2015)
  • 発表場所: Nagoya University, Higashiyama Campus
  • 年月日: 2015-03-28
• [学会発表] 窒素雰囲気下での液中プラズマによる酸化チタンナノ粒子の表面処理と光触媒活性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 本多楓, 寺島千晶, 中田一弥, 近藤剛史, 湯浅真, 藤嶋昭
  • 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: 東京大学生産技術研究所コンベンションホール
  • 年月日: 2014-12-12
• [産業財産権] プラズマ発生装置，窒素源製造装置，養液供給装置，育成システム，植物栽培システム，窒素源を製造する方法及び二酸化炭素を還元する方法 (2016)
  • 発明者名: 寺島千晶
  • 権利者名: 東京理科大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-123733
  • 出願年月日: 2016-06-22
• [産業財産権] アンモニアの製造方法及び化合物製造装置 (2015)
  • 発明者名: 寺島千晶, 本多楓, 藤嶋昭, 中田一弥, 湯浅真, 近藤剛史
  • 権利者名: 学校法人 東京理科大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2015-059333
  • 出願年月日: 2015-03-23