新しい電荷分離・輸送機構を有する光エネルギー変換デバイスの創製

• 研究課題/領域番号: 26630497
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: エネルギー学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 萩原 英久 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30574793)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 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: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 光触媒 / 水の光分解 / 色素 / 水の光分解反応 / 色素修飾 / 電荷移動 / 光エネルギー変換 / ポルフィリン

研究成果の概要

水の光分解活性を示すKTaO3をアセン系色素で表面修飾すると、活性が向上することを見出した。トリイソプロピルシリル (TIPS)ペンタセンで修飾したKTaO3の活性の波長依存性や蛍光スペクトル測定の結果から、アセン系色素修飾KTaO3中の電荷移動は二段階励起機構であることが推定された。さらに、アセン系色素修飾KTaO3の水分解活性と色素のエネルギー準位の関係を調べたところ、LUMOが貴な色素で修飾した触媒の方が活性は高くなる傾向を示した。これらの結果から、色素内部の電荷移動よりも色素のLUMO準位からの電子移動がこの触媒では重要であり、光触媒活性に大きな影響を与えることがわかった。

研究成果

• [雑誌論文] Effect of porphyrin molecular structure on water splitting activity of a KTaO3 photocatalyst (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Hagiwara, K. Higashi, M. Watanabe, R. Kakigi, S. Ida, T. Ishihara
  • 雑誌名: Catalysts 巻: 3 号: 3 ページ: 42-42
  • DOI: 10.3390/catal6030042
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Impact of Alkoxy Chain Length on Carbazole-based, Visible Light-driven, Dye Sensitized Photocatalytic Hydrogen Production (2015)
  • 著者名/発表者名: Motonori Watanabe, Hidehisa Hagiwara, Yudai Ogata, Aleksandar Staykov, Sean R. Bishop, Nicola H. Perry, Yuan Jay Chang, Shintaro Ida, Keiji Tanaka, Tatsumi Ishihara
  • 雑誌名: Journal of Materials Chemistry A 巻: 3 号: 43 ページ: 21713-21721
  • DOI: 10.1039/c5ta04991a
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Modification Effect of meso-Hexakis(pentafluorophenyl) [26]Hexaphyrin Aggregates on the Photocatalytic Water Splitting (2014)
  • 著者名/発表者名: Hidehisa Hagiwara, Motonori Watanabe, Takeshi Daio, Shintaro Ida and Tatsumi Ishihara
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 50 号: 83 ページ: 12515-12518
  • DOI: 10.1039/c4cc05127k
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of an oxysulfide of bismuth Bi2O2S and its photocatalytic activity in a Bi2O2S/In2O3 composite (2014)
  • 著者名/発表者名: Pacquette, A.L., Hagiwara, H., Ishihara, T., Gewirth, A.A.
  • 雑誌名: Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 巻: 277 ページ: 27-36
  • DOI: 10.1016/j.jphotochem.2013.12.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spacer Effects in Metal-Free Organic Dyes for Visible-Light-Driven Dye-Sensitized Photocatalytic Hydrogen Production (2014)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, M., Hagiwara, H., Iribe, A., Ogata, Y., Shiomi, K., Staykov, A., Ida, S., Tanaka, K., Ishihara, T.
  • 雑誌名: Journal of Materials Chemistry A 巻: 2 号: 32 ページ: 12952-12961
  • DOI: 10.1039/c4ta02720e
  • 査読あり
• [雑誌論文] In situ carbonization of a soft-template to directly synthesize crystalline mesoporous metal oxides with high surface areas (2014)
  • 著者名/発表者名: Guo, L., Ida, S., Daio, T., Hagiwara, H., Ishihara, T.
  • 雑誌名: New Journal of Chemistry 巻: 38 号: 12 ページ: 5846-5855
  • DOI: 10.1039/c4nj01034e
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct soft-templating route to crystalline mesoporous transition-metal oxides (2014)
  • 著者名/発表者名: Guo, L., Ida, S., Hagiwara, H., Daio, T., Ishihara, T.
  • 雑誌名: Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 巻: 451 ページ: 136-143
  • DOI: 10.1016/j.colsurfa.2014.03.059
  • 査読あり
• [学会発表] アセン系色素で修飾したKTaO3による水の光完全分解 (2015)
  • 著者名/発表者名: 萩原英久、東航平、渡邊源規、伊田進太郎、石原達己
  • 学会等名: 第25回日本MRS年次大会
  • 発表場所: 横浜市開港記念会館
  • 年月日: 2015-12-08
• [学会発表] 水の光完全分解における光触媒へのアセン系色素の修飾効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 柿木亮太・東航平・土井康嵩・渡邉源規・萩原英久・伊田進太郎・石原達己
  • 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
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] アセン系色素で修飾したKTaO3系触媒による水の光完全分解 (2015)
  • 著者名/発表者名: 東航平・萩原英久・渡邊源規・酒井孝明・ 伊田進太郎・石原達己
  • 学会等名: 第115回触媒討論会
  • 発表場所: 成蹊大学、東京
  • 年月日: 2015-03-23 – 2015-03-24
• [学会発表] Modification effects of hexaphyrins on water splitting activity of GaN:ZnO photocatalyst (2014)
  • 著者名/発表者名: Hidehisa Hagiwara, Motonori Watanabe, Shintaro Ida, Tatsumi Ishihara
  • 学会等名: 2014 International Conference on Artificial Photosynthesis
  • 発表場所: Awaji City, Hyogo, Japan
  • 年月日: 2014-11-24 – 2014-11-28
• [学会発表] Modification effect of expanded porphyrin aggregate on the photocatalytic water splitting (2014)
  • 著者名/発表者名: Hidehisa Hagiwara, Tatsumi Ishihara
  • 学会等名: The XXVth IUPAC Symposium on Photochemistry
  • 発表場所: Bordeaux, France
  • 年月日: 2014-07-13 – 2014-07-18
• [学会発表] Modification effects of hexaphyrins on water splitting activity of GaN:ZnO photocatalyst (2014)
  • 著者名/発表者名: Hidehisa Hagiwara, Motonori Watanabe, Shintaro Ida, Tatsumi Ishihara
  • 学会等名: The Seventh Tokyo Conference on Advanced Catalytic Science and Technology
  • 発表場所: KyotoTERRSA, Kyoto, Japan
  • 年月日: 2014-06-01 – 2014-06-06
• [学会発表] Modification effects of hexaphyrins on water splitting activity of GaN:ZnO photocatalyst (2014)
  • 著者名/発表者名: Hidehisa Hagiwara, Motonori Watanabe, Shintaro Ida, Tatsumi Ishihara
  • 学会等名: Pre-symposium of The Seventh Tokyo Conference on Advanced Catalytic Science and Technology in Fukuoka
  • 発表場所: Kyushu University, Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2014-05-29 – 2014-05-31