| 研究領域 | 光合成分子機構の学理解明と時空間制御による革新的光ー物質変換系の創製 |
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| 研究課題/領域番号 |
20H05120
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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 |
複合領域
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| 研究機関 | 甲南大学 |
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研究代表者 |
池田 茂 甲南大学, 理工学部, 教授 (40312417)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 化合物半導体薄膜 / 水分解水素発生 / 人工光合成 / 表面修飾 / 半導体光電極 / バルク結晶 / 二酸化炭素還元 / 化合物半導体 / カルコゲナイド / 水の酸化反応 / ハイブリッド電極 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
応募者がこれまでの研究で実施してきたp 型化合物半導体多結晶・単結晶インゴット作製に関する知見と技術を活用して、キャリア特性と電子エネルギー構造を制御した薄片状半導体を合成し、それらを金属、無機化合物、有機化合物、錯体、生体触媒材料などの機能性素材とを複合化させることによって、それぞれの特徴を最大限に活用した新規な水分解および二酸化炭素還元の反応系を構築することを目指す。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、応募者がこれまでの研究で実施してきたp型化合物半導体多結晶・単結晶インゴット作製に関する知見と技術を活用して、キャリア特性と電子エネルギー構造を制御した薄片状半導体を合成し、それらを金属、無機化合物、有機化合物、錯体、生体触媒材料などの機能性素材とを複合化させることによって、それぞれの特徴を最大限に活用した新規な水分解および二酸化炭素還元の反応系を構築することを目的とする。前年度までに、単結晶インゴットの切り出しの方向を変えることで、露出面の方位が異なるCuGaSe2単結晶光電極を得ることに成功し、これらの資料の表面の仕事関数および表面組成の分析から、得られた露出面の方位が異なるCuGaSe2単結晶では、露出面によってCu不足の異相（CuGa3Se5）の表面に自発的に形成されること、さらにはそれによってp型電極としての光電気化学特性が向上することを見出した。これらの結果を踏まえて、CuGaSe2多結晶薄膜にCu不足相を意図的に導入した結果、CuGaSe2系ではこれまでに得られていない最高の水分解水素発生効率を実現するとともに、もっとも正側（低過電圧側）での水素発生を達成した。また、更なる光電気化学特性向上のため、１価アルカリカチオンの添加効果を探索し、水素発生特性の更なる向上を実現した。さらに、このCuGaSe2多結晶薄膜水素発生電極と組み合わせるための酸素発生系として、BiVO4光触媒の基礎物性評価と真空成膜による薄膜電極作製に関する研究を並行して進めた。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和3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 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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