ナノ光触媒の励起ダイナミクス

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19H02812
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 藤塚 守 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (40282040)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 半導体光触媒 / レーザーフラッシュホトリシス / 単一粒子分光 / 貴金属ナノ粒子 / 人工光合成

研究実績の概要

本研究は、太陽光を用いた人工光合成に用いる半導体光触媒に超高速分光ならびに単一分子分光を適用することで、ナノスケールの不均一界面でおこっている物質間相互作用や化学反応を解明し、構成要素ならびに構造最適化することを目的としている。本年度は以下の研究を行った。
(1)水中の汚染物質の除去においても光触媒の適用が有効であることが知られているが、その触媒活性は結晶面に大きく依存することが知られている。本研究ではAg3PO4によるciprofloxacin (CIP)、sulfamethoxazole (SMX)、 tetracycline (TC)分解反応の検討を結晶面に注目することで行った。{111}facetを特徴とするAg3PO4は{100}にくらべCIP分解において1.83倍の高活性を示すことを確認した。フェムト秒拡散反射測定からは電荷再結合過程が結晶面に依存して変化することが確認されたことから、電荷寿命の長さが分解反応速度を左右することが確認された。
(2) Photoelectrocatalysis (PEC)反応の高効率化を目指し、優れたPEC特性を示すself-interspersed porous nanoplates assembled WO3 (s-i-WO3)の調整し、その反応性の検討を行った。Bisphenol A (BPA)の分解反応において、PEC系では93.7%の分解収率が確認され、この値は光触媒反応(22.0%)および電気触媒反応(43.8%)の値より、著しく高いものであることを確認した。この高い触媒活性は二次元多孔質構造に起因していると考えられ、また、光照射により生成した電子・正孔ペアの分離移動過程が効率的であることを示している。さらにhydroxy radicalが本反応系では主要な活性酸素種であることが示された。

現在までの達成度 (段落)

令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] East China Normal University/Jinan University(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: East China Normal University/Jinan University
• [雑誌論文] Vanadyl Naphthalocyanine-Doped Polymer Dots for Near-Infrared Light-Induced Nitric Oxide Release and Bactericidal Effects (2023)
  • 著者名/発表者名: Liu Zuoyue、Okada Yuta、Ichinose Yuma、Saitoh Daisuke、Ieda Naoya、Yamasaki Seiji、Nishino Kunihiko、Nakagawa Hidehiko、Fujitsuka Mamoru、Osakada Yasuko
  • 雑誌名: ACS Applied Nano Materials 巻: 6 ページ: 1487～1495
  • DOI: 10.1021/acsanm.2c05566
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-Interspersed mesoporous nanoplates assembled WO3 boosts photoelectrocatalytic pollutants degradation: Enhancing separation and transfer of hole/electron pairs (2023)
  • 著者名/発表者名: Wang Wei-Kang、Zhou Lu-Lu、Cao Hong-Yang、Liu Peng-Xi、Li Xiu-Yan、Fujitsuka Mamoru、Xu Juan、Majima Tetsuro
  • 雑誌名: Applied Surface Science 巻: 618 ページ: 156686～156686
  • DOI: 10.1016/j.apsusc.2023.156686
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Zinc porphyrin covalent organic nanodisks synthesized from covalent organic frameworks and their photocatalytic antibacterial activity (2023)
  • 著者名/発表者名: Li Xinxi、Su Zheming、Fujitsuka Mamoru、Osakada Yasuko
  • 雑誌名: JCIS Open 巻: 10 ページ: 100083～100083
  • DOI: 10.1016/j.jciso.2023.100083
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoinduced NO-release from polymer dots doped with an Ir(<scp>iii</scp>) complex and <i>N</i>-methyl-<i>N</i>-nitroso-4-aminophenol (2023)
  • 著者名/発表者名: Saitoh Daisuke、Suzuki Ayumi、Ieda Naoya、Liu Zuoyue、Osakada Yasuko、Fujitsuka Mamoru、Kawaguchi Mitsuyasu、Nakagawa Hidehiko
  • 雑誌名: Organic &amp; Biomolecular Chemistry 巻: 21 ページ: 2983～2989
  • DOI: 10.1039/d3ob00047h
  • 査読あり
• [雑誌論文] Red, green, and blue radio-luminescent polymer dots doped with heteroleptic tris-cyclometalated iridium complexes (2023)
  • 著者名/発表者名: Liu Zouyue、Nguyen Hieu Thi Minh、Asanuma Daiki、Tojo Sachiko、Yamaji Minoru、Kawai Kiyohiko、Pratx Guillem、Fujitsuka Mamoru、Osakada Yasuko
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 13 ページ: 15126～15131
  • DOI: 10.1039/d3ra01216f
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Radioluminescence from polymer dots based on thermally activated delayed fluorescence (2023)
  • 著者名/発表者名: Asanuma Daiki、Minh Nguyen Hieu Thi、Liu Zuoyue、Tojo Sachiko、Shigemitsu Hajime、Yamaji Minoru、Kawai Kiyohiko、Mori Tadashi、Kida Toshiyuki、Pratx Guillem、Fujitsuka Mamoru、Osakada Yasuko
  • 雑誌名: Nanoscale Advances 巻: 5 ページ: 3424～3427
  • DOI: 10.1039/d3na00308f
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Porphyrin covalent organic nanodisks synthesized using acid-assisted exfoliation for improved bactericidal efficacy (2022)
  • 著者名/発表者名: Li Xinxi、Shigemitsu Hajime、Goto Tomoyo、Kida Toshiyuki、Sekino Tohru、Fujitsuka Mamoru、Osakada Yasuko
  • 雑誌名: Nanoscale Advances 巻: 4 ページ: 2992～2995
  • DOI: 10.1039/d2na00318j
  • 査読あり
• [学会発表] Red, Green, and Blue Radio-luminescent Polymer Dots Doped with Heteroleptic Tris-cyclometalated Iridium Complexes (2023)
  • 著者名/発表者名: Zuoyue LIU, Hieu Thi Minh NGUYEN, Daiki ASANUMA, Sachiko TOJO, Minoru YAMAJI, Kiyohiko KAWAI, Guillem PRATX, Mamoru FUJITSUKA, Yasuko OSAKADA
  • 学会等名: 2023年光化学討論会
• [学会発表] Exfoliation of porphyrin containing covalent organic frameworks and investigation of their enhanced photocatalytic activity (2022)
  • 著者名/発表者名: Xini Li, Yasuko Osakada, Mamoru Fujitsuka
  • 学会等名: 2022年光化学討論会
• [学会発表] Nitric Oxide Releasing from Vanadium Complex Doped Polymer Dots upon Near Infrared Irradiation (2022)
  • 著者名/発表者名: Zuoyue LIU, Yuta OKADA, Daisuke SAITOH, Naoya IEDA, Hidehiko NAKAGAWA, Mamoru FUJITSUKA, Yasuko OSAKADA
  • 学会等名: 2022年光化学討論会
• [学会発表] Distance-Dependent Electron Transfer Kinetics in DNA at the Single-Molecule Level (2022)
  • 著者名/発表者名: Shuya FAN, Atsushi MARUYAMA, Mamoru FUJITSUKA, Kiyohiko KAWAI
  • 学会等名: 2022年光化学討論会
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  • URL: https://mec.isir-sanken.jp/labs/mec/