| 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 |
25107503
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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 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
大谷 文章 北海道大学, 触媒化学研究センター, 教授 (80176924)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2014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)
2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2013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 | 光触媒 / 電荷分離 / 内部電場 / ファセット / アナタース / 酸化チタン / 十面体形状 / 結晶格子面 / アスペクト比 |
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| 研究実績の概要 |
光触媒の必要条件は，伝導帯下端と価電子帯上端がそれぞれ被還元物と被酸化物の標準電極電位よりカソード側，アノード側であることとされてきたが，犠牲剤を用いる反応が進行しても，実際には水分解が起こらないことが多い．これまでの研究実績に基づいて高効率のエネルギー蓄積型反応のためには，電子正孔の分離すなわち電荷分離を起こすための内部電場が必要であるとの作業仮説をたてた．水中浮遊粒子に外部電場をかけられないので，内蔵電場（built-in electric field）をもつ光触媒粒子の開発を提案する．開発した酸化チタン微粒子製造プロセスによりアナタース｛101｝面と｛001｝面が特異的に露出した十面体あるいは｛101｝面だけが露出した八面体を調製でき，アナタースの｛001｝，｛101｝面は表面荷電状態がことなる．この粒子の異方性にもとづく内蔵電場の形成と光触媒活性にあたえる影響を解明することを目的とした．十面体および八面体形状アナタース酸化チタンを調製した．電荷分離の評価方法として，金属イオンの還元による金属微粒子の析出と酸化による金属酸化物微粒子析出場所を観察することにより，多面体構造の酸化チタン粒子による光触媒反応系において酸化と還元が面特異的に進行することが報告されている．この方法を適用したが，明確な面選択性は見られなかった．気相法により合成した十面体形状アナタース酸化チタン微粒子では，反応系内に水素源がないため，調製した状態では水酸基が存在しないと考えられ，ファセットの種類により水酸基の形成が特異的である可能性がある．実際に，白金と金の析出について，各ファセットの露出面積も考慮に入れて光析出した粒子の密度を詳細に算出すると，両金属の析出の面依存性にちがいが認められたことから，内部電場の存在を仮定しなくても結果を説明できると考えられる．
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| 現在までの達成度 (段落) |
26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 |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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