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2021 年度 実施状況報告書

水中ラジカル反応を利用した新たな手法による光機能性金属酸化物ナノ構造の作製

研究課題

研究課題/領域番号 21K04823
研究機関北海道大学

研究代表者

張 麗華  北海道大学, 工学研究院, 准教授 (60719714)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワードmetal oxides / radical reactions / photofunction / nano structure / copper / molybdenum / tungsten / hydrogen peroxide
研究実績の概要

In this work, we developed a submerged radical reactions method for the fabrication of metal nano oxides for photo functional applications. The radical reactions were generated by light illumination (UV, and visible light), ultrasound, and reactive oxygen species, and this method was applied for copper, tungsten, and molybdenum oxides nanoparticles fabrication. The solution of H2O2, HClO, and H2O2-HClO mixture were used as reaction oxygen species.
The fabricated oxides were analyzed by XRD, SEM-EDS, TEM, and XPS. The specific surface area of the obtained particles was evaluated by BET analysis. Both H2O2 and H2O2-HClO mixture solution under UV illumination could successfully generate molybdenum oxides and tungsten oxides. The H2O2 solution concentration could affect the crystal structures and the morphologies of the products. For copper oxide, HClO solution could fabricate nanorod bundles oxides. The effect of light and temperature during the process was also analyzed. In addition, the reaction mechanism was considered thermodynamically.
The special morphologies of the fabricated oxides indicate the potential photo functional applications, which will be evaluated by electrochemical experiments.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

The reactive oxygen species (ROS) of H2O2 and HClO were successfully applied for the fabrication of Cu, Mo, W oxides.
For tungsten and molybdenum oxides, H2O2 and UV illumination could affect the crystal structures and morphologies greatly.
For copper oxides, the ratio of H2O2 and HClO, the wavelength of the light (UV, visible light) also show great effect on the product morphologies.

今後の研究の推進方策

(1) Morphologies control by light and ROS concentration
(2) Reaction mechanism analysis
(3) Electrochemical experiments on the fabricated oxides

備考

北海道大学HPにプレスリリースされました

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Fabrication of color-toned micro/nanopattern surface by submerged photosynthesis method2022

    • 著者名/発表者名
      Tsukamura Jumpei、Takahashi Yuki、Zhang Lihua、Jeem Melbert、Okamoto Kazumasa、Watanabe Seiichi
    • 雑誌名

      Microelectronic Engineering

      巻: 256 ページ: 111727~111727

    • DOI

      10.1016/j.mee.2022.111727

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The origin of opto-functional enhancement in ZnO/CuO nanoforest structure fabricated by submerged photosynthesis2022

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Yuki、Jeem Melbert、Zhang Lihua、Watanabe Seiichi
    • 雑誌名

      Applied Materials Today

      巻: 26 ページ: 101359~101359

    • DOI

      10.1016/j.apmt.2021.101359

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Photo- & radio-chromic iron-doped tungstic acids fabricated via submerged photosynthesis2022

    • 著者名/発表者名
      Murakami Shuntaro、Zhang Lihua、Jeem Melbert、Okamoto Kazumasa、Nakagawa Yuki、Shibayama Tamaki、Ohnuma Masato、Watanabe Seiichi
    • 雑誌名

      Optical Materials

      巻: 124 ページ: 111966~111966

    • DOI

      10.1016/j.optmat.2021.111966

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Selective fabrication of tungsten nano-oxides via submerged photosynthesis with hydrogen peroxide for chromic device application2021

    • 著者名/発表者名
      Fujii Souta、Murakami Shuntaro、Zhang Lihua、Watanabe Seiichi
    • 雑誌名

      Materials Letters

      巻: 302 ページ: 130344~130344

    • DOI

      10.1016/j.matlet.2021.130344

    • 査読あり
  • [学会発表] 鉄腐食に伴うアクアイオン分離水を利用したMo複合ナノ酸化物の光合成2022

    • 著者名/発表者名
      大森敬太,村上俊太郎,張麗華,渡辺精一
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会、日本金属学会両支部合同冬季講演大会
  • [学会発表] タングステンとモリブデン二元系ナノ水和酸化物の光合成2022

    • 著者名/発表者名
      林学毅,張麗華,渡辺精一
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2022年年会
  • [学会発表] 水中光合成によるZnO/CuOナノフォレストの作製と光機能発現の解明2022

    • 著者名/発表者名
      ジェームメルバート,高橋優樹,張麗華,渡辺精一
    • 学会等名
      第69回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Fabrication of ZnO/Si Surface Patterning by defect controlvia Galvanic-Submerged Photo-Synthesis of Crystallites2021

    • 著者名/発表者名
      Jumpei Tsukamura,Yuki Takahashi, Lihua Zhang,Melbert Jeem, Kazumasa Okamoto, Seiichi Watanabe
    • 学会等名
      34th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2021)
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of 3D hetero nanostructure via galvanicsubmerged photo-synthesis of crystallites2021

    • 著者名/発表者名
      Yuki Takahashi, Melbert Jeem, Lihua Zhang, Seiichi Watanabe
    • 学会等名
      34th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2021)
    • 国際学会
  • [学会発表] The Fabrication of Mesoporous Single Crystal Ellipsoid TiO2 Nanoparticle with Enhanced Visible Light2021

    • 著者名/発表者名
      Zhehan Yu, Shilei Zhu, Lihua Zhang, Seiichi Watanabe
    • 学会等名
      34th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2021)
    • 国際学会
  • [学会発表] 鉄腐食を利用したヒドロゲル中アクアイオン拡散係数定量評価2021

    • 著者名/発表者名
      高井智史,村上俊太郎,張麗華,渡辺精一
    • 学会等名
      日本金属学会2021年秋期講演(第169回)大会
  • [学会発表] G-SPSCを用いた欠陥制御による色調表面パターニング2021

    • 著者名/発表者名
      塚村順平,髙橋優樹,張麗華,ジェームメルバート,岡本一将,渡辺精一
    • 学会等名
      日本金属学会2021年秋期講演(第169回)大会
  • [学会発表] 水中結晶光合成法を用いた欠陥制御による色調表面パターニング2021

    • 著者名/発表者名
      塚村順平,髙橋優樹,張麗華,Melbert Jeem,岡本一将,渡辺精一
    • 学会等名
      2021年度日本鉄鋼協会・日本金属学会両北海道支部合同サマーセッション
  • [学会発表] 鉄腐食を利用したヒドロゲル中アクアイオン拡散係数の定量評価の試み2021

    • 著者名/発表者名
      高井智史,村上俊太郎,張麗華,渡辺精一
    • 学会等名
      2021年度日本鉄鋼協会・日本金属学会両北海道支部合同サマーセッション
  • [学会発表] 液相燃焼合成、放電プラズマ焼結によるAl,Ga 共ドープ ZnO の熱電性能2021

    • 著者名/発表者名
      大澤雅弥,張麗華,沖中憲之,渡辺精一
    • 学会等名
      2021年度日本鉄鋼協会・日本金属学会両北海道支部合同サマーセッション
  • [学会発表] 液相燃焼合成製赤色発光蛍光体YAG:Sm3+の特性評価2021

    • 著者名/発表者名
      山﨑和太郎,張麗華,沖中憲之,渡辺精一
    • 学会等名
      2021年度日本鉄鋼協会・日本金属学会両北海道支部合同サマーセッション
  • [備考] 半導体界面の特異電子構造の解明に成功~今後の太陽電池やLED開発への貢献に期待

    • URL

      https://www.hokudai.ac.jp/news/2022/01/led-1.html

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公開日: 2022-12-28  

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