2013 Fiscal Year Annual Research Report
太陽光とメタンを用いた水素製造のための高品質微結晶光触媒の高度精密設計
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25289285
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
吉田 寿雄 京都大学, 人間・環境学研究科(研究院), 教授 (80273267)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 光触媒 / 溶融塩法 / 水 / メタン / 水素 |
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| Research Abstract |
持続可能社会の実現には，必要なエネルギーを再生可能な資源から作り出す必要がある．本研究は，太陽光と再生可能資源であるメタンを有効利用して，水素を高効率に得る光触媒的メタン水蒸気改質反応のための新規な高性能チタン系半導体光触媒の開発を目的としている．これまで，酸化チタンやタンタル酸ナトリウム，酸化ガリウム，チタン酸カリウムなどの光触媒に助触媒として白金もしくはロジウムを添加した光触媒を扱ってきた．これまでの研究に基づき，これらの光触媒粒子が，酸化面と還元面が明白に分離された形状を持つ高品質かつ高表面積な半導体微結晶であれば，励起電子と正孔の分離や反応面の分離がおこなわれ，高効率に光触媒的メタン水蒸気改質反応が進行するという作業仮説を立てた．そこで本研究では，単結晶を得るための合成法の一つである溶融塩法を改良して，チタン酸カリウムとチタン酸カルシウムの合成を試みた結果，前者では六角柱状の微結晶が得られ，後者では多面体構造を持つ微結晶粒子が得られた．合成条件をいくつか検討した結果，原料と融剤の混合比や，溶融温度，冷却速度が，得られる微結晶の構造に大きく影響することが明らかとなり，構造が制御された微結晶を得るための必要条件が整理されつつある．また，本融剤法における結晶の生成過程に関するいくらかの知見も得た．本反応に必要な水の活性化による水素生成の活性を調べたところ，微結晶の構造と光触媒活性との相関に関するいくつかの知見が得られた．
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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
当初の計画どおり，光触媒微結晶の構造制御に関する知見が得られつつあるため．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，対象とする光触媒の物質系を広げるとともに，実際に光触媒的メタン水蒸気改質反応における光触媒活性と比較検討し，構造活性相関を検討する．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
当初の研究計画のうち融剤法による触媒合成について集中的に実施し，光触媒的メタン水蒸気改質反応における光触媒活性評価は平成26年度に実施するように変更したため．
光触媒反応装置に若干の改良を加え，それを使用して評価を行いつつ，新規な光触媒系の検討も進めたい．
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