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2013 年度 実績報告書

光触媒粒子へのビルトイン電場導入による励起電子―正孔再結合制御

公募研究

研究領域人工光合成による太陽光エネルギーの物質変換:実用化に向けての異分野融合
研究課題/領域番号 25107503
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

研究機関北海道大学

研究代表者

大谷 文章  北海道大学, 触媒化学研究センター, 教授 (80176924)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワード酸化チタン / アナタース / 十面体形状 / 結晶格子面 / アスペクト比
研究概要

(1)十面体および八面体形状アナタース酸化チタン光触媒粒子の調製: 研究代表者らのこれまでの研究実績をもとに気相急速加熱急速冷却法をつかって熱力学的な平衡に達しない条件で塩化チタン(IV)と酸素を反応させ,{101}面と{001}面が特異的に露出した煙状の十面体形状アナタース型酸化チタン粒子を合成した.装置の運転条件の調節により,十面体のアスペクト比,すなわち{001}面露出の割合が異なるものを調製した.この評価の基準としてXRDパターンから得られるアスペクト比を導入し,これをつかって評価した.また,これらの実験の比較試料としてチタン酸ナノワイヤーを原料として水熱法により調製した{101}面のみが露出した八面体形状アナタース型酸化チタンを調製し,その構造と光触媒活性を調べた.
(2)ゼータ電位のpH滴定による等電点の測定と光触媒反応のpH依存性の検討: 水中でのゼータ電位測定結果から各ファセットの荷電状態を推定し,それが光触媒活性にあたえる影響を吟味するため,pHを変化させながら水分散状態でのゼータ電位測定を行い,各種のアスペクト比のサンプルについてその等電点が異なることから,各露出面の酸性を推定した.
(3)走査熱重量測定による表面吸着水・水酸基の評価: 走査熱重量測定により表面吸着水量を定量した.気相反応で調製したのち,水洗浄―凍結乾燥したものは比較的水分量が少ないことが明らかになった.

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

研究実施計画の各項目について実施した.

今後の研究の推進方策

結晶格子面によりその表面酸性質が異なることが明らかになったので,これに対しての理論的裏付けを得るために計算化学的な手法を用いる.

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2013 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (10件) (うち招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Titania Photocatalysis Beyond Recombination: A Critical Review2013

    • 著者名/発表者名
      B. Ohtani
    • 雑誌名

      Catalysts

      巻: 3 ページ: 942-953

    • DOI

      10.3390/catal3040942

    • 査読あり
  • [学会発表] Design and Development of Highly Active Photocatalysts Through Fundamental Studies on Photocatalysis

    • 著者名/発表者名
      B. Ohtani
    • 学会等名
      Seminar in Lakehead University
    • 発表場所
      Lakehead University (Canada)
    • 招待講演
  • [学会発表] Effect of Morphology of Decahedral Anatase Titania Particles on Their Photocatalytic Activity

    • 著者名/発表者名
      M. Janczarek, Z. Yang, M. Takase, B. Ohtani
    • 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(東京)
  • [学会発表] Fundamental Aspects in Photocatalysis: What We Know and We Dont Know in Scientific Sense

    • 著者名/発表者名
      B. Ohtani
    • 学会等名
      Fourth International Conference on Semiconductor Photochemistry
    • 発表場所
      Hotel DAP (Czech)
    • 招待講演
  • [学会発表] What are titania photocatalysts? Development of active particulate photocatalysts

    • 著者名/発表者名
      B. Ohtani
    • 学会等名
      The International Conference on Photocatalytic and Advanced Oxidation Technologies for Treatment of Water, Air, Soil and Surfaces
    • 発表場所
      University of Gdansk (Poland)
    • 招待講演
  • [学会発表] 十面体形状アナタース酸化チタン(IV)微粒子の光触媒活性におよぼす露出結晶面の影響

    • 著者名/発表者名
      松井計樹,高瀬舞,大谷文章
    • 学会等名
      第33回表面科学学術講演会
    • 発表場所
      エポカルつくば(つくば)
  • [学会発表] 十面体形状アナタース型酸化チタン微粒子の光触媒活性におよぼす露出結晶面の影響

    • 著者名/発表者名
      高瀬舞,竹内脩悟,松井計樹,楊ジョウ,大谷文章
    • 学会等名
      The 23rd Annual Meeting of MRS-J
    • 発表場所
      横浜市開港記念会館(横浜)
  • [学会発表] 十面体形状アナタース型酸化チタン(IV)微粒子表面への機能化の試み

    • 著者名/発表者名
      高瀬舞,松井計樹,楊ジョウ,大谷文章
    • 学会等名
      化学系学協会北海道支部2014年冬季研究発表会
    • 発表場所
      北海道大学(札幌)
  • [学会発表] 気相法により調製した十面体形状アナタースの光触媒活性におよぼす粒子径状の影響

    • 著者名/発表者名
      高瀬舞,松井計樹,楊ジョウ,大谷文章
    • 学会等名
      化学系学協会北海道支部2014年冬季研究発表会
    • 発表場所
      北海道大学(札幌)
  • [学会発表] What are Particulate Titania Photocatalysts? Control of Their Photocatalytic Activities by Particle Morphology

    • 著者名/発表者名
      B. Ohtani, Z. Wei, M. Janczarek, E. Kowalska, M. Takase
    • 学会等名
      2014 International Conference on Hydrogen Production
    • 発表場所
      九州大学(福岡)
    • 招待講演
  • [学会発表] 十面体形状アナタース型酸化チタン(IV)微粒子の粒子形状-光触媒活性相関解析

    • 著者名/発表者名
      高瀬舞,松井計樹,竹内脩悟,楊ジョウ,大谷文章
    • 学会等名
      電気化学会第81回大会
    • 発表場所
      関西大学(吹田)

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公開日: 2015-05-28  

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