水素貯蔵分子からの水素生成のための単一原子合金プラズモン触媒

用于从储氢分子制氢的单原子合金等离子体催化剂

• 批准号: 21F21042
• 负责人: 山下 弘巳
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-09-28 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21F21042/
• 关键词: プラズモン触媒; シングルサイト触媒; 水素キャリア

新エネルギー開発が切望される中、クリーンで無尽蔵な太陽光エネルギーの有効利用を実現するために、「可視光応答型光触媒の開発」は期待すべき研究課題である。本研究では、「プラズモンナノ粒子を基盤とした単一金属合金光触媒の開発」、ならびに、「水素貯蔵材料からの高効率水素生成反応系の構築」を目的とする。また放射光XAFSなどの分光学的手法を駆使して、優れた触媒機能とナノレベルの構造との相関を明らかにする。特に、様々な反応ステージでのin-situ XAFS測定によって、反応ガスの吸着・配位により生成する反応中間体の微細構造をも高精度で決定する。種々の分光学的手法を駆使した触媒活性種近傍の微細構造に関する知見と触媒機能の関連性を解明することで、更なる高性能光触媒の設計指針にフィードバックする。本年度は主に各種プラズモン光触媒の調製を行った。高性能触媒の開発には、プラズモン材料と触媒活性点との接合が重要ポイントとなる。そこでAu, Agを基盤としたプラズモン材料と触媒活性種、特にプラズモン効果への感度が高いと予想されるシングルサイト触媒との複合化を行った。ハイブリッド材料のナノ構造（形状や粒径）と異種金属との接合状態を精密制御することで、広範囲な可視光吸収および赤外応答性のある触媒開発を試みた。さらに、多孔体とプラズモン材料との融合による触媒の高効率化について検討も行った。活性の評価は、水素キャリア分子（アンモニアボラン、ギ酸、アンモニア、過酸化水素）のからの水素生成、創薬に重要なクロスカップリング反応、分子内選択水素化反応を検討した。

The development of new photocatalysts is expected to be a research topic in the future. This study aims at "the development of a single metal alloy photocatalyst based on high efficiency particles,""the construction of a high efficiency water generation reaction system for water storage materials." XAFS has been used to optimize the catalytic function and the structure of XAFS. The in-situ XAFS determination of specific reaction conditions allows the formation of fine structures of reaction intermediates with high accuracy. The relationship between the catalytic activity and the microscopic structure of the species is discussed in detail, and the design guidelines for high performance photocatalysts are proposed. This year, the main purpose of the preparation of photocatalyst The development of high performance catalysts is an important component of materials and catalyst active sites. The sensitivity of Au, Ag substrate and catalyst is high. The structure (shape and particle size) of the material and the bonding state of dissimilar metals are precisely controlled, and the visible light absorption and red light resistance of the catalyst development are tested. In addition, porous materials and high efficiency catalysts can be used for fusion. Activity evaluation, water element purification molecules (alpha-acid, alpha-acid, peracidified water element), water element production, creation of important species, purification reaction, intramolecular selection of water element purification reaction are discussed.

项目成果

New insights in establishing the structure-property relations of novel plasmonic nanostructures for clean energy applications

• DOI: 10.1016/j.enchem.2022.100070
• 发表时间: 2022-01
• 期刊: EnergyChem
• 影响因子: 25.1
• 作者: Priyanka Verma;Yasutaka Kuwahara;K. Mori;R. Raja;Hiromi Yamashita

Noble metal-based plasmonic nanostructures for visible-light driven catalytic reactions

用于可见光驱动催化反应的贵金属基等离子体纳米结构

• 发表时间: 2021
• 作者: ○P. Verma;Y. Kuwahara;K. Mori and H. Yamashita
• 通讯作者: K. Mori and H. Yamashita

Recent strategies for enhancing the catalytic activity of CO2 hydrogenation to formate/formic acid over Pd-based catalyst

• DOI: 10.1016/j.jcou.2021.101765
• 发表时间: 2021-12
• 期刊: Journal of CO2 Utilization
• 影响因子: 7.7
• 作者: P. Verma;Siyuan Zhang;S. Song;K. Mori;Yasutaka Kuwahara;Meicheng Wen;Hiromi Yamashita;T. An

Plasmonic catalysis of noble metal nanostructures

贵金属纳米结构的等离子体催化

• 发表时间: 2021
• 作者: ○Priyanka Verma;Yasutaka Kuwahara;Kohsuke Mori and Hiromi Yamashita
• 通讯作者: Kohsuke Mori and Hiromi Yamashita

University of Southampton(英国)

南安普顿大学（英国）