ペロブスカイト型酸化物の力学-光エネルギー変換機構解明と材料設計

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16K17895
• 研究機関: 九州工業大学
• 研究代表者: 上村 直 九州工業大学, 大学院工学研究院, 助教 (80737370)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 光物性 / 材料化学 / 材料工学

研究実績の概要

結晶構造の次元制御および希土類イオンの微量添加により，ペロブスカイト型酸化物の力学-光エネルギー変換機能の創出に成功し，応力発光センサとしての応用に目処をつけた．しかし，肝心の応力発光機構は明らかになっておらず，材料設計指針は未だ確立されていない．本研究では，申請者の開発したペロブスカイト型酸化物の構造物性・電子構造を実験的・理論的手法によって解明し，応力発光に適した結晶構造を明らかにすることを目的としている．研究を進めてきた結果，対称中心を持たない結晶構造に希土類イオンをドープすると，応力発光強度が著しく増加することを実験的に明らかにした．一方，対称中心がある構造に希土類イオンをドープしても，ほとんど応力発光を示さないことがわかった．このように応力発光特性は結晶構造の対称性と大きく関係しており，圧電体や強誘電体が応力発光に適した構造であることが示唆された．また，希土類イオンをドープしたペロブスカイト型酸化物の第一原理エネルギーバンド計算を行ったところ，希土類のエネルギー準位は，ペロブスカイト型酸化物のバンドギャップ内に孤立形成されていることが明らかとなった．さらに，置換固溶する結晶サイトに応じて，希土類イオンのエネルギー準位が異なることが理論的に明らかとなった．実験値と比較することで希土類イオンの置換固溶サイトが特定できることが示唆される結果となった．応力発光特性との相関は今後進めていく方針である．

研究成果

• [雑誌論文] Photoelectrochemical synthesis of aniline from nitrobenzene in a neutral aqueous solution by using a p -type Cu 2 ZnSnS 4 electrode (2018)
  • 著者名/発表者名: Kamimura Sunao、Kubo Yuki、Tsubota Toshiki、Ohno Teruhisa
  • 雑誌名: Applied Catalysis B: Environmental 巻: 225 ページ: 445～451
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2017.12.021
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solar-driven H 2 evolution over CuNb 2 O 6 : Effect of two polymorphs (monoclinic and orthorhombic) on optical property and photocatalytic activity (2018)
  • 著者名/発表者名: Kamimura Sunao、Abe Shungo、Tsubota Toshiki、Ohno Teruhisa
  • 雑誌名: Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 巻: 356 ページ: 263～271
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.jphotochem.2017.12.039
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oxygen induced enhancement of NIR emission in brookite TiO2 powders: comparison with rutile and anatase TiO2 powders (2018)
  • 著者名/発表者名: Vequizo Junie Jhon M.、Kamimura Sunao、Ohno Teruhisa、Yamakata Akira
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 巻: 20 ページ: 3241～3248
  • DOI: 10.1039/C7CP06975H
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cascade use of bamboo as raw material for several high value products: production of xylo-oligosaccharide and activated carbon for EDLC electrode from bamboo (2018)
  • 著者名/発表者名: Tsubota Toshiki、Ishimoto Kotaro、Kumagai Satoshi、Kamimura Sunao、Ohno Teruhisa
  • 雑誌名: Journal of Porous Materials 巻: s10934-018-0567-6 ページ: 1～9
  • DOI: https://doi.org/10.1007/s10934-018-0567-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of core@shell (Au@Ag) nanostructure on surface plasmon-induced photocatalytic activity under visible light irradiation (2017)
  • 著者名/発表者名: Kamimura Sunao、Yamashita Shinpei、Abe Shungo、Tsubota Toshiki、Ohno Teruhisa
  • 雑誌名: Applied Catalysis B: Environmental 巻: 211 ページ: 11～17
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2017.04.028
  • 査読あり
• [雑誌論文] Platinum and indium sulfide-modified Cu3BiS3 photocathode for photoelectrochemical hydrogen evolution (2017)
  • 著者名/発表者名: Kamimura Sunao、Beppu Naoki、Sasaki Yousuke、Tsubota Toshiki、Ohno Teruhisa
  • 雑誌名: Journal of Materials Chemistry A 巻: 5 ページ: 10450～10456
  • DOI: 10.1039/C7TA02740K
  • 査読あり
• [雑誌論文] Near-infrared luminescence from double-perovskite Sr3Sn2O7:Nd3+: A new class of probe for in vivo imaging in the second optical window of biological tissue (2017)
  • 著者名/発表者名: Sunao KAMIMURA, Chao-Nan XU, Hiroshi YAMADA, Gerard MARRIOTT, Koji HYODO, Teruhisa OHNO
  • 雑誌名: Journal of the Ceramic Society of Japan 巻: 125 ページ: 591～595
  • DOI: https://doi.org/10.2109/jcersj2.17051
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydration Structure of Brookite TiO2 (210) (2017)
  • 著者名/発表者名: Holmstr?m Eero、Ghan Simiam、Asakawa Hitoshi、Fujita Yasuhiro、Fukuma Takeshi、Kamimura Sunao、Ohno Teruhisa、Foster Adam S.
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry C 巻: 121 ページ: 20790～20801
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.7b05524
  • 査読あり
• [雑誌論文] Performance as electrode of electrical double layer capacitor of activated carbon prepared from bamboo using guanidine phosphate and CO2 activation (2017)
  • 著者名/発表者名: Tsubota Toshiki、Morita Masaki、Kamimura Sunao、Ohno Teruhisa
  • 雑誌名: Journal of Porous Materials 巻: 24 ページ: 1507～1512
  • DOI: https://doi.org/10.1007/s10934-017-0390-5
  • 査読あり
• [学会発表] 機械的刺激で発光する光機能性材料 (2018)
  • 著者名/発表者名: 上村 直
  • 学会等名: 最先端の光の創成を目指したネットワーク研究拠点プログラム
  • 招待講演
• [学会発表] Photoelectrochemical H2O2 Production by Using CuBi2O4 Photocathode in Neutral Aqueous Media under Visible Light Irradiation (2017)
  • 著者名/発表者名: Sunao Kamimura
  • 学会等名: The 22st International Conference on Semiconductor Photocatalysis & Solar Energy Conversion
  • 国際学会
• [学会発表] CuBi2O4光カソードをつかったH2O2 (2017)
  • 著者名/発表者名: 上村 直
  • 学会等名: 第36回光がかかわる触媒化学シンポジウム
• [学会発表] 機械的刺激で発光する機能性セラミックスの開発と応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 上村 直
  • 学会等名: 第18回情報フォトニクス研究グループ研究会
  • 招待講演