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2013 年度 実績報告書

多層構造を有する金属ナノ粒子内包型光触媒の特性制御と可視光プラズモニック水素生成

研究課題

研究課題/領域番号 13J07957
研究機関近畿大学

研究代表者

田中 淳皓  近畿大学, 総合理工学研究科, 特別研究員(DC2)

キーワード光触媒 / Auのナノ粒子 / 太陽エネルギー / 物質変換
研究概要

本研究では、太陽光エネルギーを最大限に利用した光触媒の構築のために、金(Au)の表面プラズモン共鳴(SPR)を可視光光触媒反応への応用を目的としている。報告者はこれまでに、AuのSPR誘起型光触媒の光触媒反応を積極的に検討してきた。種々の化学反応への応用、それぞれの化学反応に適応した材料の創出を考えた。交付申請書の「研究実施計画」には「まず、Au粒子担持酸化物を調製し、SPR光触媒の種々の化学反応への応用について検討する。」と記載した。
〈具体的内容〉
6価のクロムイオン存在下における水の酸化反応による酸素生成反応に成功し、第112回触媒討論会で発表した。さらに、論文としてACS Catal. に掲載された。他方で、還元反応への適応を目指し、含塩素芳香族化合物の光触媒的脱塩素反応に成功し、第93回日本化学会年会で発表した。さらに、論文としてJ. Phys. Chem. Cに掲載された。
〈意義・重要性〉
以上の結果より、AuのSPR光触媒によって水を酸化し、酸素を得ること、また、SPRに誘起された光触媒反応によって含塩素芳香族化合物を脱塩素することができた。さらに、この研究において、可視光照射下でAu粒子が水を酸化できる能力を有することがわかり、これまでに示したプロトンの還元による水素生成反応と合わせて、水の完全分解に近づいたといえる。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

太陽光の有効利用を目的として、金(Au)の表面プラズモン共鳴(SPR)を利用した可視光誘起光触媒反応を検討した。その結果、6価クロムイオンの還元反応と水の酸化による酸素生成反応を同時に行うことに成功した。また、還元反応に注目し、AuのSPRに誘起した含塩素報告族化合物の脱塩素反応に成功し、それぞれ、ACS Catal.とJ. Phys. Chem. Cに論文が掲載された。

今後の研究の推進方策

申請書に記載したように、AuのSPR誘起型光触媒で可能な光触媒の多様性の検討を目指す。具体的には、1)水の分解による水素、酸素生成反応、2)アルケンの酸化反応によるエポキシドの合成を行う。また、触媒材料の調製については全可視光応答を目指し、Au粒子コア-銀、銅シェル粒子を合成し、その光触媒特性について検討する。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Visible-light-induced hydrogen and oxygen formation over Pt/Au/WO_3 photocatalyst utilizing two types of photoabsorption due to surface plasmon resonance and band-gap excitation2014

    • 著者名/発表者名
      田中淳皓、橋本圭司、古南 博
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 136 ページ: 586-589

    • DOI

      10.1021/ja410230u

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simultaneous and stoichiometric water oxidation and Cr (VI) reduction in aqueous suspensions of functionalized plasmonic photocatalyst Au/TiO_2-Pt under irradiation of green Light2013

    • 著者名/発表者名
      田中淳皓、中西康介、濱田涼介、橋本圭司、古南 博
    • 雑誌名

      ACS Catal.

      巻: 3 ページ: 1886-1891

    • DOI

      10.1021/cs400433r

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Functionalization of Au/TiO_2 plasmonic photocatalysts with Pd by formation of a core-shell structure for effective dechlorination of chlorobenzene under irradiation of visible light2013

    • 著者名/発表者名
      田中淳皓、福康二郎、西卓也、橋本圭司、古南 博
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 117 ページ: 16983-16989

    • DOI

      10.1021/jp403855p

    • 査読あり
  • [学会発表] 金の表面プラズモン共鳴と酸化タングステンのバンドギャップ励起を用いた可視光水素生成反応2014

    • 著者名/発表者名
      田中淳皓、橋本圭司、古南 博
    • 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(愛知県)
    • 年月日
      2014-03-27
  • [学会発表] 表面プラズモン共鳴誘起型光触媒による可視光水素生成反応2013

    • 著者名/発表者名
      田中淳皓、橋本圭司、古南 博
    • 学会等名
      第112回触媒討論会
    • 発表場所
      秋田大学(秋田県)
    • 年月日
      2013-09-23
  • [学会発表] 表面プラズモン共鳴誘起型光触媒の機能化2013

    • 著者名/発表者名
      田中淳皓、橋本圭司、古南 博
    • 学会等名
      第32回光がかかわる触媒化学シンポジウム
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都)
    • 年月日
      2013-06-14

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公開日: 2015-07-15  

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