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2021 年度 実績報告書

誘導加熱を利用した金属助触媒の選択的加熱による高密着化と水分解活性の高性能化

研究課題

研究課題/領域番号 20K15383
研究機関東京理科大学

研究代表者

山口 友一  東京理科大学, 理学部第一部応用化学科, 助教 (30843122)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
キーワード光触媒 / 誘導加熱 / 助触媒 / 水素生成 / 金属酸化物
研究実績の概要

前年度では,水素生成に活性を示すIr助触媒を担持したIrドープSrTiO3光触媒に対して高周波誘導加熱(HI)処理を施すことで,その高活性化に成功した.この処理には導電性のグラファイトるつぼを使用しており,そのるつぼが熱せられることで試料が加熱される.今年度は,HI処理を施した試料の助触媒のキャラクタリーゼーションを行った.その結果,Ir助触媒はHI処理によってIr金属に還元されたことがわかった.通常,光触媒への還元処理には爆発の危険性がある水素が用いられている.本研究によって不活性ガスのArを用いた安全性の高い還元処理が可能となったことは特筆すべきである.また,水素を用いた還元処理では加熱の際,昇温および冷却に時間を要するため全体の処理時間が数時間にも及んでしまう.一方で,本手法を用いると約10分で還元処理を終えることができる.以上の結果から,本研究課題によって安全かつ迅速な新規還元処理の手法の開拓に成功した.さらに今年度では,誘導加熱処理がもつ導体への選択的加熱という特徴を活かした光触媒の高活性化の研究にも着手した.るつぼとして絶縁性のアルミナを,モデル光触媒としてPt助触媒を担持したSrTiO3光触媒を用い,Ar雰囲気下で誘導加熱処理を行った.その結果,誘導加熱処理を施すことで水素生成半反応活性が向上した.今後,詳細なキャラクタリーゼーションが必要であるが,Pt助触媒がHI処理によって局所加熱されたことで光触媒との高密着化が実現したためであると現状考察している.以上のことから,誘導加熱による迅速な加熱処理によって光触媒の高活性化に成功した.

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] CO<sub>2</sub> Reduction Using Water as an Electron Donor over Heterogeneous Photocatalysts Aiming at Artificial Photosynthesis2022

    • 著者名/発表者名
      Yoshino Shunya、Takayama Tomoaki、Yamaguchi Yuichi、Iwase Akihide、Kudo Akihiko
    • 雑誌名

      Accounts of Chemical Research

      巻: 55 ページ: 966~977

    • DOI

      10.1021/acs.accounts.1c00676

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photocatalytic CO<sub>2</sub> Reduction Using Water as an Electron Donor under Visible Light Irradiation by Z-Scheme and Photoelectrochemical Systems over (CuGa)<sub>0.5</sub>ZnS<sub>2</sub> in the Presence of Basic Additives2022

    • 著者名/発表者名
      Yoshino Shunya、Iwase Akihide、Yamaguchi Yuichi、Suzuki Tomiko M.、Morikawa Takeshi、Kudo Akihiko
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 144 ページ: 2323~2332

    • DOI

      10.1021/jacs.1c12636

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Visible light responsive photocatalysts developed by substitution with metal cations aiming at artificial photosynthesis2021

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi Yuichi、Kudo Akihiko
    • 雑誌名

      Frontiers in Energy

      巻: 15 ページ: 568~576

    • DOI

      10.1007/s11708-021-0774-8

    • 査読あり
  • [学会発表] Induction heating to Ir-doped SrTiO3 photocatalyst loaded with various cocatalysts toward enhanced H2 evolution under visible light irradiation2021

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Yamaguchi, Akihiko Kudo
    • 学会等名
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2021 (Pacifichem 2021)
    • 国際学会
  • [学会発表] 水素生成に活性なIr助触媒を担持したIrドープSrTiO3光触媒における誘導加熱処理効果2021

    • 著者名/発表者名
      山口友一,工藤昭彦
    • 学会等名
      第128回触媒討論会
  • [学会発表] 誘導加熱処理を施したIr助触媒を担持したIrドープSrTiO3の可視光照射下における光触媒特性2021

    • 著者名/発表者名
      山口友一,工藤昭彦
    • 学会等名
      第40回光がかかわる触媒化学シンポジウム

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公開日: 2022-12-28  

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