常温メタン水蒸気改質反応による水素製造のための新規光触媒の開発

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21560799
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 触媒・資源化学プロセス
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 吉田 寿雄 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (80273267)
• 連携研究者: 平野 正典 愛知工業大学, 工学部, 教授 (60267888) ; 吉田 朋子 名古屋大学, エコトピア科学研究所, 准教授 (90283415) ; 笹井 亮 島根大学, 総合理工学研究科, 准教授 (60314051)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 太陽エネルギー / エネルギー変換 / 光触媒 / 水素 / メタン

研究概要

我々が見出した光触媒的メタン水蒸気改質反応は,再生可能な資源(水,メタン)と再生可能なエネルギー(太陽光エネルギー)を水素エネルギーに変換する.高性能な光触媒の開発のため,いくつかの貴金属添加半導体光触媒を検討した結果,本光触媒反応系の設計指針として,(1)適量の表面中間体が存在するような反応条件,(2)低欠陥で高表面積な半導体,(3)に応じた内部ドープや表面修飾,(4)貴金属助触媒ナノ粒子と半導体の良好な接合,(5)二元機能助触媒の添加,(6)若干の加熱,が因子として挙げられた.

研究成果

• [雑誌論文] Effect of doped zinc species on the photo catalytic activity of gallium oxide for hydrogen production (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Shimura, H. Yoshida
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys 巻: 14 ページ: 2678-2684
  • DOI: DOI:10.1039/C2CP23220K
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heterogeneous photo catalytic hydrogen production from water and biomass derivatives (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Shimura, H. Yoshida
  • 雑誌名: Energy Environ. Sci 巻: 4 ページ: 2467-2481
  • DOI: DOI:10.1039/C1EE01120K
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simultaneously photodeposited rhodium metal and oxide nanoparticles promoting photocatalytic hydrogen production (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Shimura, H. Kawai, T. Yoshida, H. Yoshida
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 47 ページ: 8958-8960
  • DOI: DOI:10.1039/C1CC12287H
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermal acceleration of electron migration in gallium oxide photocatalysts (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Shimura, K. Maeda, H. Yoshida
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 115 ページ: 9041-9047
  • DOI: DOI:10.1021/jp110824n
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photocatalytic activation of water and methane over modified gallium oxide for hydrogen production (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Shimura, T. Yoshida, H. Yoshida
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 114 ページ: 11466-11474
  • DOI: DOI:10.1021/jp1012126
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation of gallium oxide photocatalysts for reduction of carbon dioxide (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Yoshida, K. Maeda
  • 雑誌名: Stud. Surf. Sci. Catal 巻: 175 ページ: 351-354
  • DOI: DOI:10.1016/S0167-2991(10)75058-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation of calcium titanate photocatalysts for hydrogen production (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Shimura, H. Miyanaga, H. Yoshida
  • 雑誌名: Stud. Surf. Sci. Catal 巻: 175 ページ: 85-92
  • DOI: DOI:10.1016/S0167-2991(10)75011-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrogen production from water and methane over Pt-loaded calcium titanate photocatalyst (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Shimura, H. Yoshida
  • 雑誌名: Energy Environ. Sci 巻: 3 ページ: 615-617
  • DOI: DOI:10.1039/B922793H
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photocatalytic steam reforming of methane over sodium tantalate (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Shimura, S. Kato, T. Yoshida, H. Itoh, T. Hattori, H. Yoshida
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 114 ページ: 3493-3503
  • DOI: DOI:10.1021/jp902761x
  • 査読あり
• [学会発表] チタン酸カリウム光触媒上のRh助触媒の構造解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 吉田寿雄,志村勝也,吉田朋子
  • 学会等名: 第14回XAFS討論会
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター(愛知県)
  • 年月日: 2011-09-10
• [学会発表] チタン酸カリウム光触媒上のRh助触媒の構造解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 吉田寿雄,志村勝也,吉田朋子
  • 学会等名: 第28回PFシンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場(茨城県)
  • 年月日: 2011-07-12
• [学会発表] 常温メタン水蒸気改質反応に高活性なRh添加チタン酸カリウム光触媒 (2011)
  • 著者名/発表者名: 吉田寿雄・志村勝也・吉田朋子
  • 学会等名: 第30回光がかかわる触媒化学シンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学(東京都)
  • 年月日: 2011-06-10
• [学会発表] チタン酸塩を光触媒に用いた光触媒的水蒸気分解反応 (2011)
  • 著者名/発表者名: 手島智輝,吉田寿雄
  • 学会等名: 第11回グリーン・サステイナブルケミストリーシンポジウム
  • 発表場所: 早稲田大学(東京都)
  • 年月日: 2011-06-02
• [学会発表] Photo catalytic steam reforming of methane over Rh-loaded potassium titanate (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Shimura, M. Kawai, H. Yoshida
  • 学会等名: 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies(PACIFICHEM 2010)
  • 発表場所: Hawaii Convention Center, Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 2010-12-16
• [学会発表] Rh添加チタン酸カリウム光触媒によるメタン水蒸気改質反応 (2010)
  • 著者名/発表者名: 志村勝也,河合宏将,吉田寿雄
  • 学会等名: 第106回触媒討論会
  • 発表場所: 山梨大学(山梨県)
  • 年月日: 2010-09-17
• [学会発表] Preparation of calcium titanate photo catalysts for hydrogen production (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Shimura, H. Miyanaga, H. Yoshida
  • 学会等名: 10th International Symposium"Scientific Bases for the Preparation of Heterogeneous Catalysts"(PREPA10)
  • 発表場所: Louvain-la-Neuve, Belgium
  • 年月日: 2010-07-13
• [学会発表] 酸化ガリウム光触媒を用いたメタン水蒸気改質における熱的活性化機構 (2010)
  • 著者名/発表者名: 志村勝也,吉田寿雄
  • 学会等名: 第105回触媒討論会
  • 発表場所: 京都テルサ(京都府)
  • 年月日: 2010-03-25
• [学会発表] 酸化ガリウム光触媒上のRh助触媒の構造解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉田寿雄,志村勝也
  • 学会等名: 第27回PFシンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場(茨城県)
  • 年月日: 2010-03-09
• [学会発表] 酸化ガリウム光触媒による常温メタン水蒸気改質反応 (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉田寿雄
  • 学会等名: 第8回太陽エネルギー化学研究センターシンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学(大阪府)
  • 年月日: 2010-02-03
• [学会発表] Preparation of calcium titanate photo catalyst for hydrogen production from water and methane (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Miyanaga, K. Shimura, H. Yoshida
  • 学会等名: 4th Japan-China Workshop on Environmental Catalysis and Eco-Materials
  • 発表場所: 名古屋大学(愛知県)
  • 年月日: 2009-11-05
• [学会発表] 常温メタン水蒸気改質における酸化ガリウム光触媒の活性支配因子 (2009)
  • 著者名/発表者名: 志村勝也,吉田朋子,吉田寿雄
  • 学会等名: 第104回触媒討論会
  • 発表場所: フェニックスシーガイア・リゾート(宮崎県)
  • 年月日: 2009-10-28
• [学会発表] 水からの水素生成反応のためのチタン酸カルシウム光触媒の調製法の検討 (2009)
  • 著者名/発表者名: 宮永啓世,志村勝也,吉田寿雄
  • 学会等名: 第104回触媒討論会
  • 発表場所: フェニックスシーガイア・リゾート(宮崎県)
  • 年月日: 2009-10-27
• [学会発表] タンタル酸ナトリウム中にドープされたランタンのXAFSによる局所構造解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉田寿雄,志村勝也,吉田朋子
  • 学会等名: 第12回XAFS討論会
  • 発表場所: おおわに山荘(青森県)
  • 年月日: 2009-09-15
• [図書] Photocatalytic hydrogen production from methane and water, Handbook of photocatalysts : preparation, structure and applications (2009)
  • 著者名/発表者名: Hisao Yoshida
  • 総ページ数: 535-540
  • 出版者: Nova Science Publishers