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2021 年度 研究成果報告書

光電気化学反応における触媒/溶液界面構造の解明と制御

研究課題

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研究課題/領域番号 18K13784
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分21050:電気電子材料工学関連
研究機関東京大学

研究代表者

佐藤 正寛  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (40805769)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
キーワード光触媒 / 光電極 / 第一原理計算 / 雰囲気XPS / 界面
研究成果の概要

本研究では、雰囲気光電子分光(XPS)および、第一原理計算によって、光触媒/電解液界面を解析した。第一原理モデリングに関しては光触媒の動作環境下の界面を過剰電荷を含んだ界面の計算によって模擬する方法を提案した。また、同手法を用いて予測した光触媒/電解液界面構造の時間発展をモデル化し、雰囲気XPS実験結果と比較した。その結果、界面の幾何構造のみならず、その電子構造(電子準位接続)が第一原理計算によって予測されたとおりになっていることを示すことができた。また、表面改質したものに関する検討も行い、表面改質による表面幾何構造および界面電子準位接続への影響を明らかにすることができた。

自由記述の分野

電気工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

界面のような複雑な系に関して、第一原理計算はいまだに現象の説明に利用されることが多いが、本研究では界面構造さらにはその時間発展を第一原理計算によって予測し、これを実験的に確認できたことは意義深い。これによって界面を反応場とする触媒材料を筆頭とする多岐にわたる材料を計算機の上で設計することが期待される。また、本研究では、動作環境を模擬した計算を行ったことも、実デバイスの設計に役立つと考えられる。また、本研究で明らかになった界面の幾何構造と電子準位接続の関係は界面・表面物性の研究にとって有益である。

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公開日: 2023-01-30  

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