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2022 年度 研究成果報告書

ソフトプロセスによる金属酸化物中への酸素欠陥導入および欠陥量制御手法の開拓

研究課題

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研究課題/領域番号 20K05659
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分36010:無機物質および無機材料化学関連
研究機関宇都宮大学

研究代表者

松本 太輝  宇都宮大学, 機器分析センター, 准教授 (00419417)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード酸化チタン / 酸化ジルコニウム / 酸素欠陥 / 光触媒
研究成果の概要

独自のゾル-ゲル法により合成した「低次元成長金属酸化物」を前駆体とし、窒素源試薬との複合化と真空下での焼成を組み合わせることで、酸化チタンおよび酸化ジルコニウムの合成系において、酸素欠陥を積極的に導入する新たな合成プロセスを開拓した。また酸化チタン系においては酸素欠陥の再酸化によって、酸化ジルコニウムにおいては焼成時の真空度を変化させることで、酸素欠陥量の自在な制御も達成した。
得られた試料の可視光照射下での光触媒活性を評価したところ、酸化チタン系においては、光触媒活性の顕著な酸素欠陥量の依存性が観察された一方で、酸化ジルコニウム系では酸素欠陥量の依存性は観察されなかった。

自由記述の分野

無機合成化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では高温高圧を必要としないソフトなプロセスにより化学的に安定な4族、5族の金属酸化物中に「酸素欠陥」を導入する新たなプロセスを開発したことで、欠陥導入型金属酸化物材料の応用、適用領域が今後いっそう広がるものと考えられる。特に酸素欠陥量が精密に制御された欠陥導入型金属酸化物の合成が可能となったことから、これらに関して光触媒活性やORR活性を評価し酸素欠陥量の影響を明確化することで、特異な光電気化学特性の発現機構の解明および光触媒/電極触媒材料の高度化・高活性化につながるものと期待される。

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公開日: 2024-01-30  

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