| 研究課題/領域番号 |
19H02511
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分27030:触媒プロセスおよび資源化学プロセス関連
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
前田 和彦 東京工業大学, 理学院, 教授 (40549234)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 人工光合成 / カーボンニュートラル / 水素製造 / 色素増感 / 過渡吸収分光 |
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| 研究成果の概要 |
ニオブ酸ナノシートとルテニウム錯体からなる複合材料が、可視光照射下で水から水素を効率良く生成する光触媒として働くことを発見した。酸化タングステン系の酸素生成用光触媒と組み合わせることで、ヨウ素系レドックス剤の共存下、水を水素と酸素に完全分解することに成功した。本系の性能は、ルテニウム錯体の種類やアモルファスアルミナなどの修飾剤の有無、さらにはナノシートの合成法によって大きく変化した。分光測定により、励起状態のルテニウム錯体からナノシートへの電子注入効率を最大化しつつ、反応中に生成するルテニウム錯体の一電子酸化種への逆電子移動過程を抑制する光触媒設計が、高活性化に不可欠であることを明らかとした。
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| 自由記述の分野 |
光化学・触媒化学
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
これまで、色素増感型光触媒では、色素分子の耐久性や担体酸化物の制約があることから、水の水素と酸素への完全分解が可能な高性能の光触媒を創出することは困難と考えられてきた。今回の一連の研究成果により、精密設計されたナノ材料を色素増感型光触媒の部材として活用することで、太陽光エネルギーを化学エネルギーへ変換する革新的な機能材料を創出できる可能性が見えてきた。今後、可視光吸収を担う色素の分子設計や類似ナノシート材料を検討することで、色素増感型光触媒のさらなる性能向上が見込まれる。結果として本研究成果が、太陽光エネルギー変換を指向した色素増感型光触媒の開発を大きく促進すると期待される。
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