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2016 年度 実績報告書

固体-気体界面での光CO2還元 ~膜状光CO2還元触媒~

研究課題

研究課題/領域番号 26620166
研究機関新潟大学

研究代表者

由井 樹人  新潟大学, 自然科学系, 准教授 (50362281)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードCO2還元 / 光触媒 / 半導体膜 / 金属ナノ粒子
研究実績の概要

本件研究では、二酸化炭素(CO2)の光還元が可能な膜状触媒の開発を目的に、層状半導体とCO2還元が可能な金属錯体との複合化について検討を行った。研究期間中、次に示す3つのテーマを立案し、これらを同時並行的に実行することで以下の成果を得た。
1.層状半導体の透明薄膜化と触媒機能:金属錯体と半導体光触媒をナノレベルで複合化するため、層状半導体に着目した。層状半導体の一種であるチタニアナノシート(TNS)を500℃程度の低温処理することで、基板への固着性に富んだ透明薄膜が得られることを見出した。この膜を、金属イオン種と反応させると、金属種が層間に取り込まれることを明らかにした。この結果は、本手法で作成した薄膜が、イオン交換特性を有し、様々な化学種と複合化が可能であることを示している。金属イオンを還元した金属ナノ粒子/層状半導体薄膜の合成に成功した。この複合体は、様々な光触媒反応を駆動することも見出している。
2.新規レニウム錯体の合成:層状半導体との複合化が期待されるレニウム錯体の合成を行い、錯体末端にフォスフォン酸またはアンモニウム型の置換基を有する錯体の合成に成功した。
3.レニウム錯体と層状半導体との複合化:アンモニウム型置換基を有するレニウム錯体と層状半導体(K4Nb6O17)の透明薄膜とのイオン交換による複合化を行ったが、検討条件下では複合化が達成できなかった。現在、別の手法で複合化を試みている。一方、粉末状のK4Nb6017にフォスフォン酸型レニウム錯体を作用させたところ、複合化が確認できた。この複合体を不活性ガス雰囲気下で光照射を行うと、レニウム錯体の活性中間体である一電子還元種と思われる吸収が確認できるとともに、水素の発生が認められた。一方、CO2下で同様の反応を行うと、COの生成が認められた。これらの結果は、本複合体がCO2還元光触媒として機能することを示す。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] In Situ Synthesis of Gold Nanoparticles without Aggregation in the Interlayer Space of Layered Titanate Transparent Films2017

    • 著者名/発表者名
      Sasaki, Kazuhisa Matsubara, Kazuki Kawamura, Shiori Saito, Kenji Yagi, Masayuki Yui, Tatsuto
    • 雑誌名

      Journal of Visualized Experiments

      巻: 119 ページ: e55169

    • DOI

      doi:10.3791/55169

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Color tuning of cationic pyrene derivatives on a clay nanosheet: Retardation of gradual redshift on clay2017

    • 著者名/発表者名
      Morimoto, Daiki Sato, Keita Saito, Kenji Yagi, Masayuki Takagi, Shinsuke Yui, Tatsuto
    • 雑誌名

      Journal of Photochemistry and Photobiology A; Chemistry

      巻: 337 ページ: 112-117

    • DOI

      doi.org/10.1016/j.jphotochem.2017.01.023

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Light Energy Accumulation from Pyrene Derivative to Tris(bipyridine)ruthenium on Clay Surface2017

    • 著者名/発表者名
      Daiki Morimoto, Haruya Yoshida, Keita Sato, Kenji Saito, Masayuki Yagi, Shinsuke Takagi, and Tatsuto Yui
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 33 ページ: 3680-3684

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.7b00512

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 層状半導体薄膜を用いた光CO2還元触媒の構築2017

    • 著者名/発表者名
      由井樹人・斎藤弘夢・酒井創太郎・吉田晴也
    • 雑誌名

      (財)日本板硝子材料工学助成会

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

  • [学会発表] Synthesis and Characterization of Metal Nanoparticle / Layered Semiconductor Hybrids2017

    • 著者名/発表者名
      Tatsuto Yui, Sotaro Sakai, Hiromu Saito, Wataru Norimatsu
    • 学会等名
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2017
    • 発表場所
      Nagoya University (Aichi, Nagoya, Jpn.)
    • 年月日
      2017-09-30 – 2017-10-01
    • 国際学会
  • [学会発表] 層状化合物をテンプレートとする金属ナノ粒子の合成2017

    • 著者名/発表者名
      由井樹人
    • 学会等名
      日本化学会低次元系光機能材料研究会 第6 回研究講演会
    • 発表場所
      化学会館(東京・千代田区)
    • 年月日
      2017-06-23 – 2017-06-23
    • 招待講演
  • [学会発表] In-situ Synthesis of Metal Nanoparticles within the Interlayer Space of Inorganic Layered Material Transparent Films2017

    • 著者名/発表者名
      Tatsuto YUI, Shiori KAWAMURA, Kazuhisa SASAKI, Sotaro SAKAI, and Hiromu SAITO
    • 学会等名
      International Symposium on Pure & Applied Chemistry
    • 発表場所
      Hotel Continental Saigon (Ho Chi Minh, Vietnam)
    • 年月日
      2017-06-08 – 2017-06-10
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] X線を用いたラメラ積層体の構造解析2016

    • 著者名/発表者名
      由井樹人
    • 学会等名
      第4回 機器分析センター研究会
    • 発表場所
      新潟大学VBL (新潟・新潟市)
    • 年月日
      2016-11-29 – 2016-11-29
    • 招待講演
  • [学会発表] 無機層状化合物層間を利用した銀ナノ粒子の合成と特異挙動2016

    • 著者名/発表者名
      酒井創太郎・河村栞里・佐々木和久・齊藤健二・由井樹人
    • 学会等名
      2016年光化学討論会
    • 発表場所
      東京大学(東京・目黒区)
    • 年月日
      2016-09-06 – 2016-09-09
  • [学会発表] 配位化合物と無機層状化合物からなる複合系の特異的な光化学挙動2016

    • 著者名/発表者名
      由井樹人
    • 学会等名
      第28回配位化合物の光化学討論会
    • 発表場所
      京都繊維工大(京都府・京都市)
    • 年月日
      2016-08-08 – 2016-08-09
  • [学会発表] 光化学の基礎と人工光合成反応の課題2016

    • 著者名/発表者名
      由井樹人
    • 学会等名
      公益法人新化学技術推進協会(JACI), 先端化学・材料技術部会 高選択性反応分科会講演会
    • 発表場所
      JACI会議室(東京・千代田区)
    • 年月日
      2016-06-23 – 2016-06-23
    • 招待講演

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公開日: 2018-01-16  

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