層状チタン酸塩の破裂剥離による多孔質/黒色チタニアナノシート光触媒の創製

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21F20040
• 研究機関: 国立研究開発法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 井出 裕介 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 主幹研究員 (40449327)
• 研究分担者: DOUST KHAH HERAGH ESMAEIL 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 外国人特別研究員
• 研究期間 (年度): 2021-04-28 – 2023-03-31
• キーワード: 層状チタン酸塩 / 層状ケイ酸塩 / 水素製造

研究実績の概要

層状ケイ酸塩にて開発した新規剥離手法「破裂剥離」を層状チタン酸塩に適応したところナノシートが得られたなったため、同手法には拘らず、高活性な酸化チタン系ナノシート光触媒の創製に挑んだ。層状チタン酸塩を希塩酸中処理し、その後120℃で加熱するといった工業化/大量合成も可能な、簡便かつ安全な手法によって、Clで表面修飾された酸化チタン（ルチル）ナノシートが得られ、水からのソーラー水素発生に対して黒色チタニア等の既存酸化チタン系を凌駕する活性が得られた。黒色チタニアで提唱されているバンドギャップ制御でななく、バンドシェイプ制御に基づく光触媒機構も提唱した。
また、層状ケイ酸塩の新たな剥離手法（層表面に固定したイミノ二酢酸の反発等を利用した）をも提案し、得られたナノシートにPdナノ粒子を担持した材料が水素キャリアからの水素生成に対して既存Pd系を凌駕する活性を示すことも明らかとした。

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Structural Conversion of Cu-Titanate into Photoactive Plasmonic Cu-TiO2 for H2 Generation in Visible Light (2022)
  • 著者名/発表者名: Esmat Mohamed、Doustkhah Esmail、Abdelbar Mostafa、Tahawy Rafat、El-Hosainy Hamza、Abdelhameed Mohamed、Ide Yusuke、Fukata Naoki
  • 雑誌名: ACS Sustainable Chemistry & Engineering 巻: 10 ページ: 4143～4151
  • DOI: 10.1021/acssuschemeng.1c07555
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanoarchitecturing bimetallic manganese cobaltite spinels for sonocatalytic degradation of oxytetracycline (2022)
  • 著者名/発表者名: Hassandoost Ramin、Kotb Ahmed、Movafagh Zahra、Esmat Mohamed、Guegan Regis、Endo Saki、Jevasuwan Wipakorn、Fukata Naoki、Sugahara Yoshiyuki、Khataee Alireza、Yamauchi Yusuke、Ide Yusuke、Doustkhah Esmail
  • 雑誌名: Chemical Engineering Journal 巻: 431 ページ: 133851～133851
  • DOI: 10.1016/j.cej.2021.133851
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] In situ Blue titania via band shape engineering for exceptional solar H2 production in rutile TiO2 (2021)
  • 著者名/発表者名: Doustkhah Esmail、Assadi M. Hussein N.、Komaguchi Kenji、Tsunoji Nao、Esmat Mohamed、Fukata Naoki、Tomita Osamu、Abe Ryu、Ohtani Bunsho、Ide Yusuke
  • 雑誌名: Applied Catalysis B: Environmental 巻: 297 ページ: 120380～120380
  • DOI: 10.1016/j.apcatb.2021.120380
  • 査読あり / 国際共著