| 研究課題/領域番号 |
26420674
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| 研究機関 | 宇都宮大学 |
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研究代表者 |
手塚 慶太郎 宇都宮大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00334079)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 光触媒 / 酸化物 / 磁性 |
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| 研究実績の概要 |
光触媒の研究は酸化チタンを中心とする不対電子を持たない金属酸化物の研究が主流であり，不対電子を持つ遷移金属酸化物を用いた研究は遅れている。申請者は，これまでに不対電子を持ついくつかの鉄複合酸化物に可視光応答性を有する光触媒活性があることを明らかにしてきた。しかも，酸化チタン等の従来の光触媒が非磁性体であったのに対して，これらの化合物は不対電子を有するので磁性体である。このことから，磁性機能を付加した光触媒の特徴を持つ。しかし，これら磁性光触媒に関する研究は非常に少なく，これらの鉄複合酸化物の光触媒活性や反応機構については未解明な部分が多い。本研究では，これらを明らかにし，磁性と可視光応答性を併せ持った新しい光触媒の開発指針を得るとともに，新たな光触媒の開発を目指す。
H28年度は昨年度に引き続き数種類の系の鉄複合酸化物の固溶体の精密合成に成功した。Rietveld解析により，固溶体の金属－酸素間距離，結合角，各原子種の結晶学的サイトにおける占有率を詳細に明らかにし，固溶に伴う結晶構造の変化の傾向を把握することができた。UV-VIS拡散反射スペクトル測定を行い，固溶量に伴う光学バンドギャップの変化の傾向を明らかにすることができた。昨年度，合成法を工夫することである系の光触媒活性がこれまでの約2倍になることを見出したため，H28年度はこの合成法を他の系でも試みたところ，同様に活性が向上する結果が得られた。また，いくつかの系でXPS測定による価電子帯上端の準位の見積もりにも成功した。一つの系で光の吸収と遷移を関連付けることにも成功し，活性の波長依存性についてもある程度検討できた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
H28年度はさらに複数の複合酸化物の固溶体の精密合成に成功した。光触媒活性の評価に関しては予定していた反応について測定を行った。バンドギャップについても予定通りUV-VIS拡散反射スペクトル測定によって決定を行った。遅れていたXPS測定による価電子帯上端の準位の観察もできた。また，合成法を工夫することで，本研究の目的の一つである光触媒活性の高活性化にもある程度成功した。しかし，光触媒の活性の波長依存性を調べる研究が，対応する遷移の波長を推定に予定よりも時間がかかった。さらに，これらを調べるための製品の選定に時間がかかっている。これらの状況から総合的には上記の区分になると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
電子構造と光の吸収波長に対応する電子遷移の各準位を調査し，それに対応する各波長の光触媒活性を明らかにする予定である。これにより，光触媒のメカニズムを理解し，磁性を有する光触媒全体の傾向の把握を進める予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
光触媒の活性の波長依存性を調べる研究が，対応する遷移の波長を推定に予定よりも時間がかかった。また，これらを調べるための製品の選定に時間がかかり，次年度使用額が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
光触媒活性の波長依存性の研究を進めるために，主に光触媒活性の評価に使用する照射光源やフィルター関連物品の購入を予定している。
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