研究課題
基盤研究(C)
光触媒を用いた太陽光水分解研究分野において異種元素ドープや助触媒に頼らない新規の可視光駆動型光触媒の開発は大きな課題である。本研究では、酸化物の混合原子価を利用した新規可視光応答性光触媒であるBi系、Sb系混合原子価酸化物の作製を試みた。種々の合成条件を検討したところ、NaBiO3を用いた水熱合成により可視光応答性Bi2O4、SbCl3を用いた水熱合成により可視光応答性Sb2O4の作製に成功した。さらに、混合原子価Sn3O4の超薄膜化法を検討し、構造規定剤PVPを用いた水熱合成により2nm厚さの超薄膜Sn3O4が得られ、可視光照射下における犠牲剤溶液からの水素発生に高活性であることを見出した。
結晶化学
混合原子価を用いた可視光応答性の発現は、従来の光触媒とは異なる原理であるため、光触媒の新たな設計指針を開拓するものである。これまで光触媒として殆ど用いられなかったSn,Bi,Sb酸化物が光触媒として使用でき、材料系の幅が大きく広がる。また、酸化物系では貴重といえる強い還元力を有していることから水分解だけでなくCO2還元反応にも有効と予想される。さらに、光触媒に留まらず、他の光機能材料である光電極や太陽電池の太陽光吸収層の材料としても使用することができる。
