2021 Fiscal Year Research-status Report
Hydrogen peroxide synthesis by Au nanoparticle-TiO2-SnO2 plasmonic photocatalyst
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20K05674
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
多田 弘明 近畿大学, 理工学部, 教授 (60298990)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 光触媒 / Auナノ粒子 / 酸化スズ / 酸化チタン / 過酸化水素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度、申請書の計画通り、Au/TiO2-SnO2ナノロッド光触媒を合成し、空気飽和エタノール水溶液中でこれに可視光を照射することによって、酸素を二電子還元して過酸化水素を得ることに成功した。この研究成果は、すでにアメリカ化学会のJ. Phys. Chem. Cに掲載された。
本年度は、新奇な人工光合成系として水と酸素からの過酸化水素光触媒合成を検討した。その結果、昨年度開発したAu/TiO2//SnO2ナノロッド光触媒を用いて過酸化水素を合成することはできなかった。そこで、新奇な光触媒として、アンチモン表面修飾Au/SnO2を合成し、これに可視光を照射することにより、水と酸素から過酸化水素を合成することに成功した。さらに、実験と密度汎関数理論(DFT)計算により、アンチモン表面修飾Au/SnO2の作動機構を明らかにした。
さらに、アンチモンドープSnO2電極が、酸素二電子還元による過酸化水素生成に対して優れた電極触媒活性を有することを見出すと共に、その生成機構を電気化学実験とDFT理論計算により明らかにした。つい最近、この研究成果は、アメリカ化学会のLangmuirに掲載された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本申請の目標である、水と酸素からの過酸化水素生成という新しい人工光合成反応に対して、可視光活性を示す新奇な光触媒を開発することに成功した。
さらに、当初の目標に加えて、アンチモンドープ酸化スズ電極が、酸素二電子還元に対して優れた電極触媒作用を有することを見出すとともに、その作用機構を解明した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度、開発したアンチモン表面修飾Au/SnO2光触媒の最適化を通じて、さらなる高活性化を図る。
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| Causes of Carryover |
水と酸素からの過酸化水素合成に対して、当初デザインしたAu/tiO2//SnO2ナノロッドが十分な光触媒活性を示さないことが判明したため、新たに材料デザインを余儀なくされた。今年度、新奇光触媒材料の開発に成功したことから、来年度は、今年度未消化分も含めて当初予算を活用して光触媒材料の最適化に注力する予定である。
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