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層状複水酸化物を前駆体とするGaN:ZnO固溶体酸窒化物の新規合成法の開拓

公募研究

研究領域複合アニオン化合物の創製と新機能
研究課題/領域番号 17H05483
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関広島大学

研究代表者

片桐 清文  広島大学, 大学院工学研究科, 准教授 (30432248)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2017年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード複合アニオン化合物 / 酸窒化物 / 光触媒 / 層状複水酸化物 / 液相プロセス
研究実績の概要

複合アニオン化合物は、酸化物などの単アニオン系とは根源的に異なる革新的機能が発現する。例えば光触媒においては、水の可視光完全分解が窒化ガリウム-酸化亜鉛(GaN:ZnO)固溶体酸窒化物で達成されている。しかし、GaN:ZnOの合成は一般的には高温アンモニア気流下での熱処理が必要なため安全性に懸念があるうえ、合成試料中に組成ムラが生じるなど、いまだ改善すべき点も多い。本研究課題では、液相プロセスを活用したGaN:ZnO固溶体酸窒化物光触媒の新規合成法の開拓とその特性評価を目的として研究を実施してきた。具体的には、GaN:ZnOの前駆体として従来用いられてきた酸化物ではなく、ZnとGaからなる層状複水酸化物(LDH)を液相プロセスで合成することで、前駆体中でZnとGaを均一に分布させ、組成ムラのないGaN:ZnOの合成法の開拓を目指した。またLDHから酸窒化物への転換反応には、尿素などの窒素含有固体低分子を採用し、従来法より簡便な装置で安全に合成する方法の開拓を行った。
2018年度は、前年度に確立したZn-Ga LDHと尿素を用いた手法によって合成したGaN:ZnOについて、より詳細な反応メカニズムの解析を領域内の共同研究に展開して行った。またこの手法で合成したGaN:ZnOの水分解光触媒活性の評価を実施し、従来法で合成したものと本合成プロセスによるものとの比較検討を実施した。
さらに、尿素を窒素源とする酸窒化物の合成について、GaN:ZnOだけでなく、ペロブスカイト型酸窒化物にも展開し、LaTiO2NやSrNbO2Nの合成なども達成した。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 5件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Preparation of LaTiO2N Using Hydrothermally Synthesized La2Ti2O7 as a Precursor and Urea as a Nitriding Agent2019

    • 著者名/発表者名
      Ryoki Okada, *Kiyofumi Katagiri, Yuji Masubuchi, Kei Inumaru
    • 雑誌名

      Eur. J. Inorg. Chem.

      巻: 9 号: 9 ページ: 1257-1264

    • DOI

      10.1002/ejic.201801526

    • NAID

      120006879598

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Ammonolysis-free synthesis of La2O2CN2 by cyanamidation of La(OH)3 using urea, and its photoluminescence properties2019

    • 著者名/発表者名
      Okada Ryoki、Kawanishi Kodai、Katagiri Kiyofumi、Inumaru Kei
    • 雑誌名

      Ceramics International

      巻: 45 号: 7 ページ: 9325-9329

    • DOI

      10.1016/j.ceramint.2019.01.262

    • NAID

      120007041542

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Structurally colored coating films with tunable iridescence fabricated via cathodic electrophoretic deposition of silica particles2018

    • 著者名/発表者名
      K Katagiri, K. Uemura, R. Uesugi, K. Inumaru, T. Seki, Y. Takeoka
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 8 号: 20 ページ: 10776-10784

    • DOI

      10.1039/c8ra01215f

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Chemical Functions of Nanocomposite Materials Formed with Photocatalyst Particles Surrounded by Mesoporous Silica2018

    • 著者名/発表者名
      Inumaru Kei、Katagiri Kiyofumi
    • 雑誌名

      Journal of the Society of Inorganic Materials, Japan

      巻: 25 ページ: 156-161

    • NAID

      40021617268

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanistic Insight on the Formation of GaN:ZnO Solid Solution from Zn-Ga Layered Double Hydroxide Using Urea as the Nitriding Agent2018

    • 著者名/発表者名
      Katagiri Kiyofumi、Hayashi Yuki、Yoshiyuki Risa、Inumaru Kei、Uchiyama Tomoki、Nagata Noriyuki、Uchimoto Yoshiharu、Miyoshi Akinobu、Maeda Kazuhiko
    • 雑誌名

      Inorganic Chemistry

      巻: 57 号: 21 ページ: 13953-13962

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.8b02498

    • NAID

      120006735001

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Photocatalytic reduction of carbon dioxide by strontium titanate nanocube-dispersed mesoporous silica2017

    • 著者名/発表者名
      Tomomi Ohashi, Yuki Miyoshi, Kiyofumi Katagiri, Kei Inumaru
    • 雑誌名

      J. Asian Ceram. Soc.

      巻: 印刷中 号: 3 ページ: 255-260

    • DOI

      10.1016/j.jascer.2017.04.008

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] ZrO2 Nanocrystals As Catalyst for Synthesis of Dimethylcarbonate from Methanol and Carbon Dioxide: Catalytic Activity and Elucidation of Active Sites2017

    • 著者名/発表者名
      Akune Takayuki、Morita Yusuke、Shirakawa Shinya、Katagiri Kiyofumi、Inumaru Kei
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 34 号: 1 ページ: 23-29

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.7b01294

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ナノ・メソスケールで構造制御した複合光触媒の開発2017

    • 著者名/発表者名
      片桐 清文、犬丸 啓
    • 雑誌名

      セラミックデータブック

      巻: 45 ページ: 111-116

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 固体窒素源として尿素を用いたペロブスカイト型酸窒化物SrTaO2Nの合成2019

    • 著者名/発表者名
      岡田凌輝,片桐清文,犬丸 啓
    • 学会等名
      第57回セラミックス基礎科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] CaCN2を窒素源とする金属酸窒化物合成法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      片上裕太,片桐清文,犬丸 啓
    • 学会等名
      第57回セラミックス基礎科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 種々の固体窒素源を用いた GaN:ZnO の合成とキャラクタリゼーション2019

    • 著者名/発表者名
      藤井侑樹,林 優樹,片桐清文,犬丸 啓,鱒渕友治,木下誠志,野田泰斗,三好亮暢,前田和彦
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2019年年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] メソポーラスシリカ包含TiO2粒子の光触媒活性に与える有機物吸着能の効果2019

    • 著者名/発表者名
      定森早紀,國崎佑介,片桐清文,犬丸 啓
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2019年年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 尿素を用いた金属酸シアナミド(RE2O2CN2:Eu3+(RE=Y,La))蛍光体の新規合成プロセスの開発2019

    • 著者名/発表者名
      川西航大,岡田凌輝,片桐清文,犬丸 啓
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2019年年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Zn-Ga 層状複水酸化物ナノ結晶の液相合成とGaN:ZnO固溶体への転換2018

    • 著者名/発表者名
      吉行 里紗,林 優樹,片桐 清文,犬丸 啓,徳留 靖明
    • 学会等名
      日本ゾル-ゲル学会第16回討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Eu3+ドープ蛍光ナノ粒子-メソポーラスシリカ複合体の合成と有機配位子修飾による励起波長の長波長化2018

    • 著者名/発表者名
      川下 実央,片桐 清文,犬丸 啓
    • 学会等名
      日本ゾル-ゲル学会第16回討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 固体窒素源を用いた金属酸窒化物の新規合成プロセスの開発2018

    • 著者名/発表者名
      片上 裕太,林 優樹,片桐 清文,犬丸 啓
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第31回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 無機微粒子を元素ブロックとする機能性材料の創出2018

    • 著者名/発表者名
      片桐 清文
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第31回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 尿素を窒素源として用いた金属酸化物および水酸化物の酸窒化物への転換法の開発2018

    • 著者名/発表者名
      片桐清文,林 優樹,岡田凌輝,犬丸 啓
    • 学会等名
      第67回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 尿素を固体窒素源として用いたSrNbO2Nの合成2018

    • 著者名/発表者名
      岡田凌輝,片桐清文,犬丸 啓
    • 学会等名
      第25回ヤングセラミスト・ミーティング in 中四国
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 層状複水酸化物と尿素を用いたGaN:ZnO合成における窒化メカニズムの解明と形態制御2018

    • 著者名/発表者名
      吉行里紗,林 優樹,片桐清文,犬丸 啓
    • 学会等名
      第25回ヤングセラミスト・ミーティング in 中四国
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 尿素を窒素源とするZn-Ga層状複水酸化物からGaN:ZnOへの転換反応のメカニズムの解明2018

    • 著者名/発表者名
      林 優樹,片桐 清文,犬丸 啓,前田 和彦,山本 梨乃,川上 望美,内山 智貴,内本 喜晴,定 尚樹,大瀧 壮,鱒渕 友治
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2018年年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Zn-Ga 層状複水酸化物ナノ結晶の合成と尿素を用いたGaN:ZnOへの転換2018

    • 著者名/発表者名
      吉行 里紗,林 優樹,片桐 清文,犬丸 啓,徳留 靖明
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2018年年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 層状複水酸化物を前駆体とするGaN:ZnO固溶体酸窒化物の新規合成法の開拓2017

    • 著者名/発表者名
      林 優樹, 片桐 清文, 犬丸 啓
    • 学会等名
      「複合アニオン化合物の創製と新機能」第2回 公開シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 層状複水酸化物と尿素を前駆体とした (Ga1-xZnx)(N1-xOx)の合成とキャラクタリゼーション2017

    • 著者名/発表者名
      林 優樹, 片桐 清文, 犬丸 啓
    • 学会等名
      第7回CSJ化学フェスタ
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Synthesis and characterization of homogeneous (Ga1-xZnx) (N1-xOx) using layered double hydroxides and urea as precursors2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Hayashi, Kiyofumi Katagiri, Kei Inumaru
    • 学会等名
      The 34th International Japan-Korea Seminar on Ceramics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 層状複水酸化物を前駆体とした高品質GaN:ZnO固溶体酸窒化物の合成2017

    • 著者名/発表者名
      林 優樹, 片桐 清文, 犬丸 啓
    • 学会等名
      第24回ヤングセラミスト・ミーティングin中四国
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [図書] ゾル-ゲルテクノロジーの最新動向2017

    • 著者名/発表者名
      片桐 清文(分担執筆;幸塚 広光 監修)
    • 総ページ数
      416
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • ISBN
      9784781312583
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2019-12-27  

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