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水を電子源とした二酸化炭素の還元反応のための高品質微結晶光触媒の開発

公募研究

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
研究課題/領域番号 25107515
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
研究機関京都大学

研究代表者

吉田 寿雄  京都大学, 人間・環境学研究科(研究院), 教授 (80273267)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
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: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード光触媒 / 人工光合成 / 二酸化炭素
研究実績の概要

地球環境維持と代替炭素資源確保の観点から,二酸化炭素を有用な化学物質に変換できる人工光合成を実現させることは重要である.我々は銀添加酸化ガリウム光触媒を用いて水を電子源として二酸化炭素を一酸化炭素に還元することに成功したが,さらなる高効率化のため以下の作業仮説を立てた.すなわち,半導体の光励起により結晶内部に生成する正孔電子対が別々にある特定面に向かい移動すれば,正孔電子対の再結合が抑制され,還元・酸化反応の逆反応もより抑制され,さらには,それぞれの反応場に適した助触媒が選択的に添加されていればより高効率に反応を進行させられると考えた.そこで,特定の結晶面が露出し酸化面・還元面が区別される高品質な微結晶を合成し,それぞれに適した助触媒を添加した高度に構造制御された光触媒を設計することとした.その手段として,形状制御された単結晶の合成に使われる溶融塩法(フラックス法)を利用した.
本年度は,チタン酸ナトリウムやチタン酸カリウム,チタン酸カルシウムを様々な条件で合成し,条件を選べば,チタン酸ナトリウムやチタン酸カリウムでは角柱状微結晶,チタン酸カルシウムでは多面体微結晶を得ることができることがわかった.これらの微結晶光触媒に銀助触媒を添加し,微結晶や助触媒の構造・状態と光触媒活性を比較検討した結果,これらの系で共通して,微結晶の大きさが大きいほど光触媒活性が高いことを見出し,助触媒となる銀の添加率が高いほど一酸化炭素生成速度が高いことが見いだされた.

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。

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。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (20件)

  • [雑誌論文] Calcium titanate photocatalyst prepared by a flux method for reduction of carbon dioxide with water2015

    • 著者名/発表者名
      H. Yoshida, L. Zhang, M. Sato, T. Morikawa, T. Kajino, T. Sekito, S. Matsumoto, H. Hirata
    • 雑誌名

      Catal. Today

      巻: 印刷中 ページ: 132-139

    • DOI

      10.1016/j.cattod.2014.10.039

    • NAID

      120005613677

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Potassium hexatitanate photocatalysts prepared by a flux method for water splitting2014

    • 著者名/発表者名
      H. Yoshida,* M. Takeuchi, M. Sato, L. Zhang, T. Teshima, M. G. Chaskar
    • 雑誌名

      Catal. Today

      巻: 232 ページ: 158-164

    • DOI

      10.1016/j.cattod.2013.10.046

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The Influence of the Preparing Method of a Ag/Ga<sub>2</sub>O<sub>3 </sub>Catalyst on its Activity for Photocatalytic Reduction of CO<sub>2 </sub>with Water2014

    • 著者名/発表者名
      N. Yamamoto, T. Yoshida, S. Yagi, Z. Like, T. Mizutani, S. Ogawa, H. Nameki, H. Yoshida
    • 雑誌名

      e-Journal of Surface Science and Nanotechnology

      巻: 12 号: 0 ページ: 263-268

    • DOI

      10.1380/ejssnt.2014.263

    • NAID

      130004438889

    • ISSN
      1348-0391
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] In-Situ FT-IR Study on the Mechanism of CO<sub>2 </sub>Reduction with Water over Metal (Ag or Au) Loaded Ga<sub>2</sub>O<sub>3 </sub>Photocatalysts2014

    • 著者名/発表者名
      M. Yamamoto, T. Yoshida, N. Yamamoto, H. Yoshida, S. Yagi
    • 雑誌名

      e-Journal of Surface Science and Nanotechnology

      巻: 12 号: 0 ページ: 299-303

    • DOI

      10.1380/ejssnt.2014.299

    • NAID

      130004933816

    • ISSN
      1348-0391
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Helium plasma implantation on metals: Nanostructure formation and visible-light photocatalytic response2013

    • 著者名/発表者名
      S. Kajita
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 113 号: 13 ページ: 134301-134301

    • DOI

      10.1063/1.4798597

    • NAID

      120006733925

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of hollow spherical tantalum oxide nanoparticles and their photocatalytic activity for hydrogen production2013

    • 著者名/発表者名
      S. Lin, L. Shi, H. Yoshida, M. Li, X. Zou
    • 雑誌名

      J. Solid State Chem.

      巻: 199 ページ: 15-20

    • DOI

      10.1016/j.jssc.2012.11.016

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] さまざまな形状をもつチタン酸塩光触媒による二酸化炭素還元反応2015

    • 著者名/発表者名
      福尾 奈央斗・佐藤 万純・森川 健志・梶野 勉・坂野 充・ 松本 伸一・平田 裕仁・吉田 寿雄
    • 学会等名
      第95回日本化学会春季年会
    • 発表場所
      日本大学理工学部船橋キャンパス
    • 年月日
      2015-03-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 融剤法により調製したチタン酸カリウム光触媒による水分解反応2015

    • 著者名/発表者名
      徳田 洋介、吉田 寿雄
    • 学会等名
      第115回触媒討論会
    • 発表場所
      成蹊大学
    • 年月日
      2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Reduction of carbon dioxide with water on calcium titanate photocatalyst2014

    • 著者名/発表者名
      Hisao YOSHIDA, Like ZHANG, Masumi SATO, Takeshi MORIKAWA, Tsutomu KAJINO, Mitsuru SAKANO, Takeshi SEKITO, Shinichi MATSUMOTO, Hirohito HIRATA
    • 学会等名
      2014 International Conference on Artificial Photosynthesis
    • 発表場所
      Awaji
    • 年月日
      2014-11-24 – 2014-11-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Reduction of carbon dioxide with water on sodium hexatitanate photocatalyst2014

    • 著者名/発表者名
      Hisao YOSHIDA, Masumi SATO, Like ZHANG, Takeshi MORIKAWA, Tsutomu KAJINO, Mitsuru SAKANO, Takeshi SEKITO, Shinichi MATSUMOTO, Hirohito HIRATA
    • 学会等名
      2014 International Conference on Artificial Photosynthesis
    • 発表場所
      Awaji
    • 年月日
      2014-11-24 – 2014-11-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] チタン酸カリウム光触媒による水分解反応2014

    • 著者名/発表者名
      徳田 洋介、吉田 寿雄
    • 学会等名
      第7回触媒表面化学研究発表会
    • 発表場所
      関西大学
    • 年月日
      2014-10-31
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 種々の条件で調製したチタン酸カルシウム光触媒による二酸化炭素還元反応2014

    • 著者名/発表者名
      福尾奈央斗、佐藤万純、吉田寿雄
    • 学会等名
      第24回キャラクタリゼーション講習会
    • 発表場所
      香川大学
    • 年月日
      2014-10-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 融剤法により調製したチタン酸塩光触媒の構造と二酸化炭素還元活性に対する融剤の効果2014

    • 著者名/発表者名
      佐藤万純・Zhang Like・竹内将城・森川健志・梶野勉・坂野充・松本伸一・平田裕人・吉田寿雄
    • 学会等名
      第114回触媒討論会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      2014-09-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Potassium hexatitanate photocatalysts prepared by a flux method for water splitting2014

    • 著者名/発表者名
      Hisao Yoshida, Masaki Takeuchi, Masumi Sato, Like Zhang, Tomoki Teshima, Manohar Ganpat Chaskar
    • 学会等名
      第12回触媒化学ワークショップ
    • 発表場所
      福井県国際交流会館
    • 年月日
      2014-08-03 – 2014-08-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 二酸化炭素還元のためのチタン酸塩光触媒に対する融剤の影響2014

    • 著者名/発表者名
      佐藤万純,吉田寿雄
    • 学会等名
      第12回触媒化学ワークショップ
    • 発表場所
      福井県国際交流会館
    • 年月日
      2014-08-03 – 2014-08-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Preparation of calcium titanate photocatalysts by a flux method for reduction of carbon dioxide with water2014

    • 著者名/発表者名
      H. Yoshida, L. Zhang, M. Sato, T. Morikawa, T. Kajino, T. Sekito, S. Matsumoto, H. Hirata
    • 学会等名
      Scientific Bases for Preparation of Heterogeneous Catalysts &#8211; PREPA11
    • 発表場所
      Louvain-la-Neuve, Belgium
    • 年月日
      2014-07-06 – 2014-07-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Preparation of sodium hexatitanate photocatalysts by a flux method for reduction of carbon dioxide with water2014

    • 著者名/発表者名
      Masumi Sato, L. Zhang, K. Masuda, T. Morikawa, T. Kajino, T. Sekito, S. Matsumoto, H. Hirata, H. Yoshida
    • 学会等名
      Scientific Bases for Preparation of Heterogeneous Catalysts &#8211; PREPA11
    • 発表場所
      Louvain-la-Neuve, Belgium
    • 年月日
      2014-07-06 – 2014-07-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Preparation of CaTiO3 photocatalysts by a flux method for reduction of CO2 with water2014

    • 著者名/発表者名
      Masumi Sato, Like Zhang, Hisao Yoshida
    • 学会等名
      第5回触媒科学研究発表会
    • 発表場所
      名古屋大学ES総合館ESホール
    • 年月日
      2014-06-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Calcium Titanate Photocatalyst Prepared by A Flux Method for Reduction of Carbon Dioxide with Water2014

    • 著者名/発表者名
      Hisao Yoshida, Like Zhang, Masumi Sato, Takeshi Morikawa, Tsutomu Kajino, Takeshi Sekito, Shinichi. Matsumoto, Hirohito Hirata
    • 学会等名
      TOCAT7 KYOTO2014
    • 発表場所
      KYOTO, JAPAN
    • 年月日
      2014-06-01 – 2014-06-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Sodium Hexatitanate Photocatalysts Prepared by A Flux Method for Reduction of Carbon Dioxide with Water2014

    • 著者名/発表者名
      Masumi Sato, Zhang Like, Keigo, Masuda, Takeshi Morikawa, Tsutomu Kajino, Takeshi Sekito, Shinichi Matsumoto, Hirohito Hirata, Hisao Yoshida
    • 学会等名
      TOCAT7 KYOTO2014
    • 発表場所
      KYOTO, JAPAN
    • 年月日
      2014-06-01 – 2014-06-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 融剤法により調製したチタン酸カルシウム光触媒上での水を還元剤とした二酸化炭素還元反応2014

    • 著者名/発表者名
      佐藤万純・Zhang Like・森川健志・梶野勉・関藤武士・松本伸一・平田裕人・吉田寿雄
    • 学会等名
      第113回触媒討論会
    • 発表場所
      ロワジールホテル豊橋
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 水を電子源とした二酸化炭素還元反応のためのチタン酸カルシウム光触媒の構造と活性2013

    • 著者名/発表者名
      吉田寿雄
    • 学会等名
      新学術領域研究 人工光合成による太陽光エネルギーの物質変換 第2回公開シンポジウム
    • 発表場所
      立命館大学朱雀キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 融剤法により調製したチタン酸ナトリウム光触媒による二酸化炭素還元反応2013

    • 著者名/発表者名
      佐藤 万純・ZHANG, Like・増田 桂悟・吉田 寿雄
    • 学会等名
      第112回触媒討論会
    • 発表場所
      秋田大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 融剤処理酸化ガリウム光触媒による二酸化炭素還元反応2013

    • 著者名/発表者名
      増田桂悟・吉田寿雄
    • 学会等名
      第112回触媒討論会
    • 発表場所
      秋田大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Potassium titanate photocatalysts prepared by a flux method for hydrogen production from water2013

    • 著者名/発表者名
      H. Yoshida, M. Takeuchi, L. Zhang, M. G. Chaskar
    • 学会等名
      The 14th Japan-Korea Symposium on Catalysis
    • 発表場所
      Winc Aichi, Nagoya
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 融剤法により調製したチタン酸ナトリウム光触媒による二酸化炭素還元反応

    • 著者名/発表者名
      佐藤 万純・ZHANG, Like・増田 桂悟・吉田 寿雄
    • 学会等名
      第6回触媒表面化学研究発表会
    • 発表場所
      関西大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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