硫化物光触媒を基礎とした光触媒および光電極システムによるソーラー水分解

• 研究課題/領域番号: 26820354
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 触媒・資源化学プロセス
• 研究機関: 東京理科大学
• 研究代表者: 岩瀬 顕秀 東京理科大学, 理学部, 助教 (40632451)
• 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: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2015年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2014年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
• キーワード: 光触媒 / 人工光合成 / 可視光 / 水分解 / 光電極 / 金属硫化物 / 硫化物 / 還元型酸化グラフェン

研究成果の概要

光触媒による水分解は，太陽光のエネルギーを化学エネルギーへ変換する，いわゆる人工光合成である。金属硫化物は，可視光照射下で高効率に水を還元できる光触媒である。しかし，光照射下では不安定（光腐食性）であるために，水分解には不向きとされてきた。本研究では，硫化物を光触媒および光電極として用い，適切な水の酸化用光触媒と組み合わせることで，水を水素と酸素に分解できる系を開発した。

研究成果

• [雑誌論文] Ni-doped AgGaS2 Photocatalyst for H2 Evolution utilizing Wide Visible Light (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Yamato, A. Iwase, A. Kudo
  • 雑誌名: ChemSusChem, 巻: 8 号: 17 ページ: 2902-2906
  • DOI: 10.1002/cssc.201500540
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Z‐Schematic Water Splitting into H2 and O2 Using Metal Sulfide as a Hydrogen-Evolving Photocatalyst and Reduced Graphene Oxide as a Solid-State Electron Mediator (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Iwashina, A. Iwase, Y. Hau Ng, R. Amal, and A. Kudo
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 137 号: 2 ページ: 604-607
  • DOI: 10.1021/ja511615s
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Solar hydrogen evolution using CuGaS2 photocathode improved by incorporating reduced graphene oxide (2015)
  • 著者名/発表者名: Akihide Iwase, Yun Hau Ng, Rose Amal, Akihiko Kudo
  • 雑誌名: Journal of Materials Chemistry A 巻: 3 号: 16 ページ: 8566-8570
  • DOI: 10.1039/c5ta01237f
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Utilization of Metal Sulfide Material of (CuGa)1xZn2xS2 Solid Solution with Visible Light Response in Photocatalytic and Photoelectrochemical Solar Water Splitting Systems (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Kato, Y.Hakari, S.Ikeda, Q. Jia, A.Iwae, and A.Kudo
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Lett. 巻: 6 号: 6 ページ: 1042-1047
  • DOI: 10.1021/acs.jpclett.5b00137
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 金属硫化物水素生成光触媒および還元型酸化グラフェン/BiVO4コンポジットを用いたZスキーム型可視光水分解 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉野隼矢・岩瀬顕秀・工藤昭彦
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学（京都，京田辺市）
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] 光電気化学的に還元した還元型酸化グラフェンを添加した金属硫化物光電極によるソーラー水素製造 (2016)
  • 著者名/発表者名: 本間一光，岩瀬顕秀，池田暁，髙山大鑑， 工藤昭彦
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学（京都，京田辺市）
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] 種々の金属硫化物水素生成光触媒および還元型酸化グラフェン/酸素生成光触媒コンポジットを用いたZスキーム型水分解 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉野隼矢，岩瀬 顕秀，工藤 昭彦
  • 学会等名: 第117回触媒討論会
  • 発表場所: 大阪府立大学（大阪，堺市）
  • 年月日: 2016-03-21
• [学会発表] Photocatalytic and photoelectrochemical solar water splitting using reduced graphene oxide-incorporated metal sulfides (2015)
  • 著者名/発表者名: Akihide Iwase, Katsuya Iwashina, Ikko Honma, Akihiko Kudo
  • 学会等名: PACIFICHEM 2015
  • 発表場所: Honolulu (USA)
  • 年月日: 2015-12-20
• [学会発表] Utilization of metal sulfides for photocatalytic and photoelectrochemical water splitting systems with reduced graphene oxide (2015)
  • 著者名/発表者名: Akihide Iwase, Katsuya Iwashina, Ikko Honma, S. Yoshino1) and *A. Kudo
  • 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（神奈川，横浜市）
  • 年月日: 2015-12-10
• [学会発表] Utilization of metal sulfide photocatalysts in reduced graphene oxide incorporated solar water splitting systems (2015)
  • 著者名/発表者名: Akihide Iwase, Katsuya Iwashina, Akihiko Kudo
  • 学会等名: EMN Meeting on Photocatalysis 2015
  • 発表場所: Las Vegas (USA)
  • 年月日: 2015-11-23
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ハロゲンで処理したCuおよびAgを含む硫化物光触媒の光電気化学特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岩瀬顕秀，工藤 昭彦
  • 学会等名: 第116回触媒討論会
  • 発表場所: 三重大学（三重，津市）
  • 年月日: 2015-09-17
• [学会発表] 還元型酸化グラフェンを用いた硫化物光触媒および光電極によるソーラー水分解 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岩瀬顕秀，本間一光，岩品克哉，工藤昭彦
  • 学会等名: 2015年光化学討論会
  • 発表場所: 大阪市立大学（大阪，大阪市）
  • 年月日: 2015-09-11
• [学会発表] 還元型酸化グラフェンを添加したCu2ZnGeS4光電極を 用いたソーラー水素生成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 本間一光，岩瀬顕秀，池田暁，工藤 昭彦
  • 学会等名: 2015年光化学討論会
  • 発表場所: 大阪市立大学（大阪，大阪市）
  • 年月日: 2015-09-11
• [学会発表] Akihide Iwase, Akihiko Kudo (2015)
  • 著者名/発表者名: Photoelectrochemical Water Splitting using Improved p-Type semiconductor Photoelectrode by Incorporating Reduced Graphene Oxide
  • 学会等名: First International Symposium on Recent Progress of Energy and Environmental Photocatalysis
  • 発表場所: Tokyo University of Science (Chiba, Noda-shi)
  • 年月日: 2015-09-03
  • 国際学会
• [学会発表] Z-Scheme Photocatalyst for Water Splitting Using Metal Sulfides, TiO2, and Reduced Graphene Oxide of a Solid-State Electron Mediator (2015)
  • 著者名/発表者名: Shunya Yoshino, Akihide Iwase, Akihiko Kudo
  • 学会等名: First International Symposium on Recent Progress of Energy and Environmental Photocatalysis2015
  • 発表場所: Tokyo University of Science (Chiba, Noda-shi)
  • 年月日: 2015-09-03
  • 国際学会
• [学会発表] 還元型酸化グラフェンを用いた金属硫化物光触媒系による水分解 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岩瀬顕秀，本間一光，岩品克哉，工藤昭彦
  • 学会等名: 第34回光がかかわる触媒化学シンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学（東京，目黒区）
  • 年月日: 2015-06-19
• [学会発表] 還元型酸化グラフェンを添加した種々の金属硫化物光カソードを用いたソーラー水素製造 (2015)
  • 著者名/発表者名: 本間 一光，岩瀬 顕秀，山本 智貴，池田 暁，加賀 洋史，工藤 昭彦
  • 学会等名: 日本化学会第95春期年会
  • 発表場所: 千葉
  • 年月日: 2015-03-26
• [学会発表] 金属硫化物光触媒および光電極を用いた水分解および二酸 化炭素還元 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岩瀬 顕秀，池田 暁，山本 智貴，加藤 孝明，岩品 克哉，高山 大鑑，工藤 昭彦
  • 学会等名: 第115回触媒討論会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-03-24
• [学会発表] Improved Photoelectrochemical Performance of p-Type semiconductor Photoelectrode by Incorporating Reduced Graphene Oxide (2014)
  • 著者名/発表者名: Akihide Iwase, Akihiko Kudo
  • 学会等名: 2014 International Conference on Artificial Photosynthesis
  • 発表場所: 兵庫
  • 年月日: 2014-11-26
• [学会発表] 金属硫化物水素生成光触媒および還元型酸化グラフェン 電子伝達体を用いたZスキーム型水分解反応 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岩品 克哉，岩瀬 顕秀，工藤 昭彦
  • 学会等名: 第114回触媒討論会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2014-09-27
• [学会発表] 層状物質の添加により高性能化された硫化物光カソードを用いたソーラー水素製造 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岩瀬 顕秀，本間 一光，池田 暁，岩品 克哉，工藤 昭彦
  • 学会等名: 第114回触媒討論会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2014-09-25