2018 Fiscal Year Annual Research Report
Unveiling mechanism of photocatalytic water splitting at water/photocatalyst interfaces
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16H06029
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| Research Institution | Institute for Molecular Science |
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Principal Investigator |
杉本 敏樹 分子科学研究所, 物質分子科学研究領域, 准教授 (00630782)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 水分解光触媒 / 酸化反応制御 / 実用表面科学 / 擬似液体水形成 / オペランド振動分光 / 過渡吸収分光 / 和周波発生分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1000 cm-1以下の波数領域は指紋領域と呼ばれ，分子種に固有の振動モードが多く存在する．本年度は，指紋領域の振動分光を可能とするオペランドラマン分光測定系の立ち上げを行った．具体的には，既設の拡散反射赤外分光の光学系を流用し，He-Neレーザーをベースとして拡散反射配置でラマン分光を行うための光学系を構築した．拡散反射型のラマン散乱シグナルを大口径の集光光学系を用いて検出することにより，表面第一層以下の吸着量の微量の吸着分子(水分子やメタノールなど)に対して高感度でラマン分光を行うことに成功した．そこで，PtやPd，Rh等の金属を助触媒として担持させたGa2O3光触媒微粒子試料に対して，種々の反応条件において拡散反射赤外分光と拡散反射ラマン分光によるオペランド観測を展開し，部分酸化反応が優先的に起こる条件と完全酸化反応が優先的に起こる条件における表面中間体の差異を観測する研究を行った．
また，光触媒表面における吸着水や擬似液体水表面等の二次元系に対して，それらの系の反応活性増大に関与する特異な水素結合構造を解明するための二次元系の赤外振動分光，和周波発生振動分光を行った．その結果，Pt助触媒の表面においてはH-down配置で水分子が吸着する事や，表面第一層の水素結合状態がバルクの液体水の水素結合ネットワークよりも不均一であること，更には擬似液体水の最表面においてはバルクと異なる特異な熱力学的挙動やダイナミクスを示す表面相が存在することを解明することに成功した．
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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