| 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 |
25107512
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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 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
前田 和彦 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (40549234)
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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 | 人工光合成 / 水の酸化 / 水素製造 / 層状化合物 / ナノシート / ナノ粒子 |
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| 研究実績の概要 |
平成25年度の研究において我々は、層状KCa2Nb3O10を単層剥離して得られるナノシートを再積層することで、可逆な電子受容剤存在下での水の酸化反応に活性を示すようになることをはじめて見出した。水の酸化活性は層剥離に伴う比表面積の増加ではなく、剥離-再積層という操作の結果発現していることが確かめられ、層状化合物の剛直な2-D平面構造が剥離により歪んだことなどが影響したと考えられる。引き続き本系の高活性化を助触媒担持により実現しようと試み、層空間への酸素生成助触媒の導入を検討している中、ナノシートの負電荷と助触媒の前駆体であるカチオン性錯体の静電相互作用を利用すると、水素生成サイトとして有効なPt助触媒の高分散担持ができること、そして得られたPt/KCa2Nb3O10ナノシート再積層体が水の完全分解に高い活性を示すことを見出した。これまでの研究で未解明となっていた粒径1 nm未満のナノ粒子の触媒特性も、本研究で明らかとすることができた。
ペロブスカイト構造の金属酸化物は、構成するA、Bサイトカチオンを変化させることで伝導帯位置を制御することができる。本年度の研究ではこの点に着目し、伝導帯下端位置を精密制御したナノシート（HCa2-xSrxNb3O10及びHCa2Nb3-yTayO10）を新たに合成した。X線回折、ラマン分光、元素分析、拡散反射分光などの各種測定により、これら組成式で表される材料がペロブスカイト型骨格をもち、その光吸収特性とバンド構造が組成に対応して連続的に変化することを明らかとした。また、組成を最適化したHCa2Nb2TaO10ナノシートはメタノール水溶液からの水素生成反応に最大で80% (at 300 nm)の高い量子収率を与えることもわかった。
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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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