公募研究
新学術領域研究(研究領域提案型)
究極的に小さなサイズの金属である、金属クラスター（多核金属集合体）は、原子精度でのサイズ制御によって、その物性が大きく変調できるという特徴を持つ。さらに、金属クラスターを集積化して、三次元構造体を形成できれば、新規機能性の発現が期待できる。このような金属クラスター集積体を用いて、水電解による水素生成反応を観測し、高性能な水素生成触媒の創製を目指す
次世代エネルギー社会の実現に向けて、水と太陽光から水素を製造できる水分解光触媒の開発は、特に重要だが、その実用化にはさらなる活性向上が必要不可欠である。近年、多くの可視光応答光触媒が報告されており、実際の反応サイトとなる助触媒についても盛んに研究されている。なかでも、白金（Pt）助触媒は水素生成側の助触媒として最も高活性が期待されているが、微細化によって反応活性点を増大させると、酸素種によって被毒されることで容易に水素生成活性を失ってしまう。そこで、本研究では、あらかじめ硫黄（S）種によって保護された直径約1 nmのPtナノクラスターを、液相法によって合成し、光触媒上に単分散にて担持する手法を確立した。その結果、S種が酸素種の吸着サイトを保護することで、従来法に比べて、微細かつ金属的なPt助触媒を光触媒上に担持することが可能となった。これにより、有望な可視光応答光触媒である窒化炭素（g-C3N4）の水素生成量を、従来法である光電着法や含浸法と比較して、それぞれ3.5倍と13倍まで高活性化することに成功した。さらに、Pt使用量当たりの活性は、従来法と比較して最大53倍となり、その他の水分解光触媒にも応用可能な汎用的な手法であることを明らかにした。本研究によって、様々な最先端光触媒の更なる高活性化が可能になり、ひいては次世代エネルギー社会の実現に大きく前進すると期待される。
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
すべて 2023 2022 2021 その他
すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 8件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 10件) 学会発表 (148件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件) 備考 (1件)
Chemistry -A European Journal
巻: 29 号: 9
10.1002/chem.202203387
Nanoscale
巻: 15 号: 11 ページ: 5201-5208
10.1039/d2nr06952k
Commun. Chem.
巻: 6 号: 1 ページ: 57-57
10.1038/s42004-023-00854-0
巻: in press 号: 16 ページ: 7272-7279
10.1039/d3nr01152f
Small
巻: 19 号: 34 ページ: 2208287-2208287
10.1002/smll.202208287
Chem. Sci.
巻: 18 号: 19 ページ: 5546-5556
10.1039/d2sc00423b
ChemCatChem
巻: 14 号: 14
10.1002/cctc.202200322
Aggregate
巻: 4 号: 2
10.1002/agt2.255
Nanomaterials
巻: 12 号: 3 ページ: 344-344
10.3390/nano12030344
Bull. Chem. Soc. Jpn
巻: 94 号: 12 ページ: 2853-2870
10.1246/bcsj.20210311
130008144721
https://researchmap.jp/kawawaki
