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2016 年度 実績報告書

太陽光エネルギーを利用したプラズモン誘起アンモニア合成

研究課題

研究課題/領域番号 15K17438
研究機関北海道大学

研究代表者

押切 友也  北海道大学, 電子科学研究所, 助教 (60704567)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワードアンモニア / プラズモン / 人工光合成 / エネルギー変換 / 光触媒
研究実績の概要

プラズモン誘起アンモニア合成について検討、改良を行った。陽極として金ナノ粒子を担持したチタン酸ストロンチウムを、陰極として助触媒として働く遷移金属を用いて、光アンモニア合成について検討した。アンモニア合成反応の触媒として一般的なルテニウムを用いた場合はアンモニアの生成効率は低く、また副生成物として水素が大量に生成した。そこで、計算科学による予測に基づき、ジルコニウム/ジルコニア複合物をを助触媒として用いると可視光照射下でほぼ選択的にアンモニア合成反応が進行することを明らかにした。さらに、このとき電子源として水を用いて反応すると、窒素の還元によりアンモニアが、水の酸化により酸素が生成し、その存在比は化学量論比に相当する4:3であった。すなわち、本研究の最終目的である水を電子源とした、可視光照射下での窒素固定によるアンモニア合成に成功した。また、本反応系では酸化物と還元物を独立に回収可能であるため分離が不要であることから、産業的な価値も高い。
これらの成果は論文発表済みで、(T. Oshikiri et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 3492など)、またGordon Research Conferenceをはじめとする数々の国際会議にて招待講演を依頼されたことからも世界的に注目を集める研究成果であるといえる。また、平成28年3月7日付日本経済新聞に記事にも掲載されたことから、我が国としてもエネルギー需要の観点から重要な研究であると認められたといえる。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Water splitting using a three-dimensional plasmonic photoanode with titanium dioxide nano-tunnels2017

    • 著者名/発表者名
      R. Takakura, T. Oshikiri, K. Ueno, X. Shi, T. Kondo, H. Masuda, H. Misawa
    • 雑誌名

      Green Chem.

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1039/c6gc03217f

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Plasmon-induced photoelectrochemical biosensor for in situ real-time measurement of biotin-streptavidin binding kinetics under visible light irradiation2017

    • 著者名/発表者名
      J. Guo, T. Oshikiri, K. Ueno, Xu Shi, H. Misawa
    • 雑誌名

      Anal. Chim. Acta.

      巻: 957 ページ: 70-75

    • DOI

      10.1016/j.aca.2016.12.025

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Versatile plasmonic-effects at the interface of inverted perovskite solar cells2017

    • 著者名/発表者名
      A. E. Shalan, T. Oshikiri, H. Sawayanagi, K. Nakamura, K. Ueno, Q. Sun, H.-P. Wu, E. W.-G. Diau, H.
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 9 ページ: 1229-1236

    • DOI

      10.1039/c6nr06741g

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Cobalt Oxide (CoOx) as an Efficient Hole-extracting Layer for High-performance Inverted Planar Perovskite Solar Cells2016

    • 著者名/発表者名
      A. E. Shalan, T. Oshikiri, S. Narra, M. M. Elshanawany, K. Ueno, H.-P. Wu, K. Nakamura, X. Shi, E. W.-G. Diau, H. Misawa
    • 雑誌名

      ACS Appl. Mater. Interfaces

      巻: 8 ページ: 33592-33600

    • DOI

      10.1021/acsami.6b10803

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Exploring coupled plasmonic nanostructures in the near field by photoemission electron microscopy2016

    • 著者名/発表者名
      H. Yu, Q. Sun, K. Ueno, T. Oshikiri, A. Kubo, Y. Matsuo, H. Misawa
    • 雑誌名

      ACS nano

      巻: 10 ページ: 10373-10381

    • DOI

      10.1021/acsnano.6b06206

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 局在表面プラズモンを活用した人工光合成2016

    • 著者名/発表者名
      押切 友也, 上野 貢生, 三澤 弘明
    • 雑誌名

      光化学

      巻: 47 ページ: 2-8

  • [学会発表] Quantitative evaluation of ammonia photosynthesis using plasmon photoanode2017

    • 著者名/発表者名
      押切友也、上野貢生、三澤弘明
    • 学会等名
      日本化学会第97春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学日吉キャンパス(横浜市、神奈川)
    • 年月日
      2017-03-16 – 2017-03-19
  • [学会発表] Plasmon Induced N2 Conversion into Ammonia Using Water and Visible Light2016

    • 著者名/発表者名
      T. Oshikiri, K. Ueno, H. Misawa
    • 学会等名
      9th Asian and Oceanian Photochemistry Conference
    • 発表場所
      Singapore, Singapore
    • 年月日
      2016-12-04 – 2016-12-08
    • 国際学会
  • [学会発表] N2 fixation into ammonia via plasmon-induced charge separation2016

    • 著者名/発表者名
      T. Oshikiri, K. Ueno, H. Misawa
    • 学会等名
      Grobal Artificial Photosynthesis Workshop
    • 発表場所
      Canberra, Australia
    • 年月日
      2016-09-07 – 2016-09-08
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Visible-Light Responsible Ammonia Synthesis from Dinitrogen via Plasmon-Induced Charge Separation2016

    • 著者名/発表者名
      T. Oshikiri
    • 学会等名
      229th ECS Meeting
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 年月日
      2016-05-29 – 2016-06-02
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] https://www.hokudai.ac.jp/news/160302_es_pr.pdf

URL: 

公開日: 2018-01-16  

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