| 研究領域 | 人工光合成による太陽光エネルギーの物質変換：実用化に向けての異分野融合 |
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| 研究課題/領域番号 |
15H00883
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 東京理科大学 |
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研究代表者 |
根岸 雄一 東京理科大学, 理学部第一部応用化学科, 教授 (20332182)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2016年度)
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| 配分額 *注記 |
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 水分解光触媒 / 助触媒 / 金クラスター / 完全水分解 / 水素生成能 / 逆反応 / 精密制御 / 高活性化 / 精密合成 |
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| 研究実績の概要 |
クリーンな水素製造材料の一つとして、水と太陽光から水素を発生させることが可能な、水分解光触媒が注目を集めている。光触媒の高活性化には、助触媒として金属ナノ粒子を担持する必要がある。私たちはこれまでに、原子レベルで組成が制御された金クラスターを助触媒の前駆体として用いることで、微小金クラスターを単分散に光触媒上に担持させることに成功した。本研究では、金クラスター助触媒の効果を厳密に調べると共に、得られた知見から、金クラスター助触媒を効率的に水分解反応へと利用するための方法について検討した。異なるサイズの助触媒の担持された光触媒（BaLa4Ti4O15）の水分解活性を測定したところ、両者の活性に大きな違いは観測されなかった。一方で、Au25-BaLa4Ti4O15の水素生成量はAuNP-BaLa4Ti4O15のそれよりも2倍以上大きいことが分かった。このことは、酸素存在下ではAu25-BaLa4Ti4O15の高い水素生成能が、水分解活性に反映されていないことを示している。これらの結果より、Au25-BaLa4Ti4O15においては、高い水素生成能を有する一方で、酸素による副反応（光酸素還元反応や水素と酸素の再結合など）も進行しやすいことが明らかになった。こうした知見から、もし副反応を抑制することができれば、金クラスター助触媒を用いることで、高い水分解活性が得られると推測される。そこで、K2CrO4を混合させたところ、Au25-BaLa4Ti4O15とAuNP-BaLa4Ti4O15、どちらも活性が大きく向上し、Au25-BaLa4Ti4O15が特に高い活性を示した。このことは、副反応を抑制すれば、金クラスター助触媒のもつ高い水素生成能を水分解活性へと利用できることを実証している。
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| 現在までの達成度 (段落) |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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