| 研究課題/領域番号 |
23350102
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| 研究機関 | 慶應義塾大学 |
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研究代表者 |
今井 宏明 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (70255595)
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| 研究分担者 |
渡辺 洋人 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, その他部局等, 研究員 (00500901)
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| 研究期間 (年度) |
2011-04-01 – 2014-03-31
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| キーワード | 量子ドット / 多孔質体 / 光触媒 / 酸化触媒 / ナノ粒子 / サブナノ粒子 |
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| 研究概要 |
本年度は、多様な遷移金属酸化物（二酸化チタン、酸化クロム、酸化鉄、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化タングステン）のナノ～サブナノメートルサイズの量子ドットのサイズ選択的合成を系統的に行い、各ドットの機能性を探究した。二酸化チタンの量子ドットでは、バンドギャップはバルクの3.0 eVから3.6 eVまで増大し、伝導帯準位シフトのサイズ依存性および有効質量近似による解析から、ルチル型構造が形成されていることが明らかになった。酸化コバルトの場合は、ナノ粒子特有のウルツ鉱型CoOが生成することが明らかになった。ウルツ鉱型のナノ粒子では200～300℃で相転移や価数変化が生じるが、多孔質シリカに内包された量子ドットは熱安定性に優れており600℃以上でも変化しなかった。また、酸化クロム、酸化コバルトの量子ドットは揮発性有機化合物の酸化触媒としての機能性が確認され、酸化タングステン量子ドットに関しては、酸素の一電子還元反応活性と伝導帯準位の関係を解明した。酸化タングステン量子ドットでは、単電子還元反応は円滑に進行するが、プロトンの還元などの多電子過程の反応は進行しにくいことも明らかになった。
以上のように、本研究によって、種々の遷移金属酸化物において1 nm以下のサブナノ量子ドットの合成が可能になり、サブナノ領域特有の新たな機能性も見出された。一方で、バンドギャップは3 eV以上に増大するため、可視光を活用出来ないという問題点が残った。また、多電子還元効率の低さも問題である。本研究の量子ドットは表面が露出した状態で存在するため、異種ドットや有機物との複合化が容易であるという利点をもつ。今後は、サブナノ量子ドットの反応性の向上を図るために、複合化による高度な触媒系の設計をおこなう予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
理由
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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