2019 Fiscal Year Research-status Report
Hole-tansfer type plasmonic photocatalyst for solar hydrogen peroxide generation
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18K05280
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
納谷 真一 近畿大学, 有害物質処理室, 技術職員 (20329113)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 電場増強効果 / アンダーポテンシャル光析出 / 超薄膜型シェル / 電極触媒 / 酸素２電子還元触媒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
プラズモニック光触媒の大きな特徴である電場増強効果について検討する中で、金と銀の合金ナノ粒子をAgBr結晶格子内で光触媒反応により合成する方法を確立し、金と銀それぞれのナノ粒子よりも高い局所電場増強効果を持つことを明らかにした。設備備品費により導入したFDTD計算による理論的な解析を行い、電場増強効果を明らかにした。
光触媒作用を利用したアンダーポテンシャル析出により、金ナノ粒子の表面に1～２原子層程度の銅の超薄膜を形成することが出来ることを見出した。この金コア銅シェルナノ粒子担持酸化チタンナノワイヤーアレイ電極は、光電気化学セルを用いた水の酸化反応において、その電極触媒作用により大幅な活性向上を示すとともに、光応答範囲を長波長側へ拡大することが出来た。この超薄膜型シェルは、金ナノ粒子のプラズモンを劣化させることなく、新たな機能を付与できるため、過酸化水素合成に対する助触媒作用が期待できる。
また、過酸化水素合成の高効率化のためには、酸素の選択的2電子還元が重要となる。銅アセチルアセトナートが触媒表面で酸素分子を挟んだ2核錯体を形成することを見出し、これにより選択的な酸素2電子還元反応が進行することで、高活性な過酸化水素合成が行えることを見出した。昨年、設備備品費により導入した電気化学測定システムにより、酸素の還元電子数をダイレクトに決定することが出来、2.02電子という非常に高い選択率を示すことが明らかとなった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
プラズモニック光触媒の高活性化手法の確立、並びに、過酸化水素合成のための選択的な酸素2電子還元助触媒の開発が行えた。これらを「正孔移動型プラズモニック光触媒」と組み合わせることで高活性なソーラー過酸化水素合成が期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
正孔移動型プラズモニック光触媒を発展させるため、金ナノ粒子に限らず、様々なプラズモニック材料を検討する。特に、正孔移動を明確にするため、電極系での検討に重点を置く。さらに、正孔移動型プラズモニック光触媒による過酸化水素の直接合成を達成するため検討を進めて行く。
また、光触媒による過酸化水素合成では、生成した過酸化水素の分解を抑制することが重要である。そこで、本触媒による過酸化水素分解についても検討してゆく。
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| Causes of Carryover |
おおむね計画通りの購入を行ったため、昨年度の未使用分程度が次年度使用額となった。次年度は、この分を加えた助成金を使用し、さらに研究を加速し課題を達成する。
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