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2013 年度 実績報告書

金属ナノ粒子の局在表面プラズモン共鳴を利用する新規光触媒材料の創製

研究課題

研究課題/領域番号 23560935
研究機関近畿大学

研究代表者

古南 博  近畿大学, 理工学部, 准教授 (00257966)

キーワード金ナノ粒子 / 表面プラズモン共鳴 / 光触媒 / 可視光 / 酸化チタン
研究概要

Auプラズモニック光触媒に助触媒を導入し、その機能化について評価した。
Auと助触媒であるPtを分離担持したAu/TiO2-Ptを用いた、6価クロムイオン(Cr6+)共存下おける水の酸化反応によるO2生成反応を行ったところ、Cr6+の減少と3価クロムイオンの生成が確認され、同時に化学量論通りのO2が生成した。また、本触媒を用いたO2生成反応におけるアクションスペクトルを測定したところ、Auの表面プラズモン共鳴(SPR)吸収とよく似た傾向となることから、O2生成がSPR吸収により誘起された光触媒反応であることがわかった。したがって、Auプラズモニック光触媒は水を酸化し、O2を生成することができる高い酸化力を有すると結論した。
つぎに、Au粒子と金属助触媒サイトを分離しないAuコア-パラジウム(Pd)シェル粒子担持TiO2(Au@Pd/TiO2)の調製を検討した。この触媒系の機能を評価するためにクロロベンゼンのベンゼンへの還元的脱塩素反応を行った。可視光照射下ではAuを0.8 wt%、Pdを0.2 wt%担持した触媒が最も高いベンゼン生成量を示した。また、Pdを0.2 wt%以上担持すると、逆にベンゼン生成量が減少し、1.0 wt%まで増加させると、暗中の場合とほとんど同じベンゼン生成量となった。過剰のPdはAuのSPR励起を抑制し、もはや、Auプラズモニック光触媒として機能しなくなることを示している。したがって、Auと助触媒の非分離型Auプラズモニック光触媒によるクロロベンゼンのベンゼンへの脱塩素反応を達成し、光吸収の維持が重要であると結論した。
以上の結果より、Auと助触媒を分離もしくは分離しないでTiO2上に共存させることでAuプラズモニック光触媒の機能化を達成した。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 3件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Visible light-induced hydrogen and oxygen formation over Pt/Au/WO3 photocatalyst utilizing two types of photoabsorption due to surface plasmon resonance and band-gap excitation2014

    • 著者名/発表者名
      A. Tanaka, K. Hashimoto, H. Kominami
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 136 ページ: 586-589

    • DOI

      10.1021/ja410230u

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photocatalytic chemoselective reduction of epoxides to alkenes along with formation of ketones in alcoholic suspensions of silver-loaded titanium(IV) oxide at room temperature without use of reducing gas2014

    • 著者名/発表者名
      H. Kominami, S. Yamamoto, K. Imamura, A. Tanaka, K. Hashimoto
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 50 ページ: 4558-4560

    • DOI

      10.1039/C3CC49340G

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simultaneous and stoichiometric water oxidation and Cr(VI) reduction in aqueous suspensions of functionalized plasmonic photocatalyst Au/TiO2-Pt under irradiation of green light2013

    • 著者名/発表者名
      A. Tanaka, K. Nakanishi, R. Hamada, K. Hashimoto, H. Kominami
    • 雑誌名

      ACS Catal.

      巻: 3 ページ: 1886-1891

    • DOI

      10.1021/cs400433r

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Functionalization of Au/TiO2 Plasmonic Photocatalysts with Pd by Formation of a Core-Shell Structure for Effective Dechlorination of Chlorobenzene Under Irradiation of Visible Light2013

    • 著者名/発表者名
      A. Tanaka, K. Fuku, T. Nishi, K. Hashimoto, H. Kominami
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 49 ページ: 16983-16989

    • DOI

      10.1021/jp403855p

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photocatalytic reduction of benzonitrile to benzylamine in aqueous suspension of palladium-loaded titanium(IV) oxide2013

    • 著者名/発表者名
      K. Imamura, T. Yoshikawa, K. Nakanishi, K. Hashimoto, H. Kominami
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 49 ページ: 10911-10913

    • DOI

      10.1039/C3CC46439C

    • 査読あり
  • [学会発表] 金の表面プラズモン共鳴と酸化タングステンのバンドギャップ励起を用いた可視光水素生成反応2014

    • 著者名/発表者名
      田中淳皓・橋本圭司・古南博
    • 学会等名
      第113回触媒討論会
    • 発表場所
      ロワジールホテル豊橋
    • 年月日
      20140326-20140327
  • [学会発表] Photocatalytic selective and chemoselective reactions2013

    • 著者名/発表者名
      H. Kominami
    • 学会等名
      C&FC 2013 Pre-Symposium in Himeji
    • 発表場所
      Egret Himeji, Himeji
    • 年月日
      20131128-20131129
    • 招待講演
  • [学会発表] Gold plasmonic photocatalysts: design, synthesis and functionalization2013

    • 著者名/発表者名
      H. Kominami
    • 学会等名
      Kick Off Workshop for Gold Catalysis Research Center of DICP
    • 発表場所
      Dalian, China
    • 年月日
      20130926-20130928
    • 招待講演
  • [学会発表] 表面プラズモン共鳴誘起型光触媒による可視光水素生成反応2013

    • 著者名/発表者名
      田中淳皓・橋本圭司・古南博
    • 学会等名
      第112回触媒討論会
    • 発表場所
      秋田大学手形キャンパス
    • 年月日
      20130918-20130920
  • [学会発表] Hydrogen formation by Au/TiO2 plasmonic photocatalyst with metal cocatalysts under irradiation of visible light2013

    • 著者名/発表者名
      A. Tanaka, K. Hashimoto, H. Kominami
    • 学会等名
      XIth European Congress on Catalysis
    • 発表場所
      Lyon Convention Center, France
    • 年月日
      20130901-20130906
  • [学会発表] 表面プラズモン共鳴誘起型光触媒の機能化2013

    • 著者名/発表者名
      田中淳皓・橋本圭司・古南博
    • 学会等名
      第32回光がかかわる触媒化学シンポジウム
    • 発表場所
      東京工業大学蔵前会館くらまえホール
    • 年月日
      20130604-20130604
  • [学会発表] Synthesis and Functionalization of Photocatalysts Utilizing Surface-plasmon Resonance Absorption of Gold Nanoparticles2013

    • 著者名/発表者名
      H. Kominami
    • 学会等名
      International Symposium on Advanced Mesostructured Catalysts and Photocatalysts (ISAM-Cat)
    • 発表場所
      Convention Center, Suita Campus, Osaka University
    • 年月日
      20130523-20130523
    • 招待講演
  • [図書] 光化学【プラズモニック光触媒 -設計・合成・応用-】2013

    • 著者名/発表者名
      田中淳皓、古南 博
    • 総ページ数
      8
    • 出版者
      科学技術社
  • [備考] 表面設計化学研究室

    • URL

      http://www.apch.kindai.ac.jp/surface-folder/surface-index.html

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公開日: 2015-05-28  

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