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2021 年度 実績報告書

光触媒の革新的機能向上を目指すトラップエンジニアリング

研究課題

研究課題/領域番号 19H02806
研究機関東北大学

研究代表者

加藤 英樹  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (60385515)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードボールミル処理 / バナジン酸ビスマス / 酸窒化物 / 金属担持
研究実績の概要

これまでに,液固相法で合成したミクロンサイズのバナジン酸ビスマスにボールミルによる粉砕とアニール処理を施すことで高活性化できることを見出している。今年度は,固相法および錯体重合法で合成したバナジン酸ビスマスに対するボールミル処理とアニール処理の効果を検討した。固相法および錯体重合法で合成したバナジン酸ビスマスは両者ともほぼ不活性であった。しかし,固相法試料をボールミル処理すると活性が劇的に向上し量子収率は約10%となった。一方,錯体重合法試料では,ボールミル処理で若干の活性向上が見られたが量子収率は2%程度にとどまった。このように,低活性な固相法試料でもボールミル処理によって高活性化が可能であることが見出された。
当グループで開発した固溶体酸窒化物をイリジウムと酸化イリジウムの微粒子で修飾するとコバルトビピリジン錯体イオンを電子受容剤に用いた酸素生成に対する活性が向上することを昨年度までに見出している。今年度,活性向上のメカニズムを明らかにすることを目的として,逆反応を考慮しなくて良い銀イオンを電子受容剤に用いた酸素生成について種々の金属微粒子を担持した試料の活性を調べた。未担持試料および白金担持試料はほぼ無活性であったのに対して,コバルトもしくはイリジウムの金属微粒子を担持すると活性が飛躍的に向上することを明らかにした。また,酸素生成の助触媒として知られる酸化コバルトもしくは酸化イリジウムを担持した試料よりも金属担持試料の方が高活性であった。光励起電子をよく捕捉する白金微粒子を担持しても高い活性が得られなかったことから,高活性化の要因は金属コバルトおよび金属イリジウムによるトラップ制御が関与していると推察された。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Influences of pulverization and annealing treatment on photocatalytic activity of BiVO4 for oxygen evolution2022

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Okuno, Hiromu Kumagai, Junie Jhon M. Vequizo, Kosaku Kato, Makoto Kobayashi, Akira Yamakata, Masato Kakihana, Hideki Kato
    • 雑誌名

      Sustainable Energy Fuels

      巻: 6 ページ: 1698-1707

    • DOI

      10.1039/d2se00065b

    • 査読あり
  • [学会発表] BiVO4へのボールミル処理効果2022

    • 著者名/発表者名
      宮崎健志郎, 奥野和哉, 加藤康作, 山方啓, 熊谷啓, 加藤英樹
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
  • [学会発表] Zスキーム系の拡張に向けた酸窒化物光触媒への助触媒検討2021

    • 著者名/発表者名
      森下直人, 小林亮, 加藤康作, 山方啓, 熊谷啓, 加藤英樹
    • 学会等名
      第40回光がかかわる触媒化学シンポジウム
  • [学会発表] Z-scheme photocatalytic water splitting using perovskite-type oxynitrides as oxygen-evolving photocatalysts2021

    • 著者名/発表者名
      Hideki Kato, Ryosuke Aoyagi, Naoto Morishita, Makoto Kobayashi, Hiromu Kumagai
    • 学会等名
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability
    • 国際学会
  • [学会発表] Water splitting by Z-scheme system employing perovskite-type oxynitride photocatalysts2021

    • 著者名/発表者名
      Hideki Kato, Makoto Kobayashi, Hiromu Kumagai
    • 学会等名
      3rd 5+2 International Joint Symposium
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2022-12-28  

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