Development of basic science for highly efficient and selective photocatalytic water splitting

高效选择性光催化水分解基础科学的发展

• 批准号: 21H02049
• 负责人: 立川 貴士
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02049/
• 关键词: 光触媒; 光水分解; 過酸化水素; 水素エネルギー; 太陽光利用

光触媒作用による太陽光水分解は、化石燃料に頼らないクリーンな水素エネルギーや有用化成品の製造法として注目を集めている。本研究では、従来、過酸化水素の生成には適していなかったヘマタイトの表面をチタンとスズを含む複合酸化物で被覆することで、水素と過酸化水素を極めて高い効率と選択性で生成できることを見出してきた。当該年度は、複合酸化物の局所構造に関する知見を得ることを主たる目的とし、新たに構築した顕微ラマン分光システムを用いた分光測定を行った。ヘマタイトメソ結晶への異種金属ドーピングによって、構造の歪みを示唆する約660cm-1のピーク強度が増大することがわかった。焼成前後のラマンスペクトルを比較したところ、ドーパント偏析による構造歪みの解消を示唆する線形変化がみられたが、新たな複合酸化物に帰属されるラマン信号は検出されなかった。粉末X線回折測定や透過型電子顕微鏡観察の結果を踏まえると、以上の結果は複合酸化物の結晶性が低いことに起因していると考えられる。上記の構造解析に加え、光触媒反応の効率向上を目指し、機械学習を活用した組成探索を行った。その結果、これまで検討していなかった異種金属元素の組み合わせにおいてもオンセット電位などの光水分解特性が向上することがわかった。また、人為的ミスのリスクをより最小化するような実験プロトコールの構築が必要であることがわかった。その他、太陽光水素生成などに適用できる光機能性材料の合成および分光測定を行った。

Light catalysis に よ る sunlight water decomposition は, fossil fuels に 頼 ら な い ク リ ー ン な water element エ ネ ル ギ ー や useful chemical products の manufacturing method と し て attention を set め て い る. This study で は, 従 to, acidic water element の generated に は optimum し て い な か っ た ヘ マ タ イ ト の surface を チ タ ン と ス ズ を of む composite acidification で coating す る こ と で, water element と acidification of water element を exactly め て high い sharper rate と sentaku で are generating で き る こ と を shows し て き た. When the annual は bureau structure, composite acidification の に masato す る knowledge を have る こ と を main た る purpose と し, new た に build し た 顕 micro ラ マ ン spectral シ ス テ ム を with い た spectral photometry を line っ た. ヘ マ タ イ ト メ ソ crystallization へ の dissimilar metals ド ー ピ ン グ に よ っ て, tectonic の slanting み を in stopping す る about 660 cm - 1 の ピ ー ク strength が raised large す る こ と が わ か っ た. 焼 into before and after の ラ マ ン ス ペ ク ト ル を compare し た と こ ろ, ド ー パ ン ト segregation に よ る structure slanting み の null を in stopping す る linear variations change が み ら れ た が, new た な composite acidification content に 帰 genus さ れ る ラ マ ン signal は 検 out さ れ な か っ た. Powder X-ray determination of inflexion や type through electronic 顕 micromirror 観 examine の results を tread ま え る と, above results の は composite acidification の crystalline が low い こ と に cause し て い る と exam え ら れ る. The above note indicates that the construction analysis of に plus え, the efficiency of photocatalyst reverse 応 is upward を, and the exploration of を line った is composed of を application of machine learning and た. そ の results, こ れ ま で beg し 検 て い な か っ た dissimilar metals group の み close わ せ に お い て も オ ン セ ッ ト potential な ど の が decomposition characteristics of the light up す る こ と が わ か っ た. ま た, man-made ミ ス の リ ス ク を よ り minimize す る よ う な be 験 プ ロ ト コ ー ル の build が necessary で あ る こ と が わ か っ た. Youdaoplaceholder0 そ he, solar water synthesis な <s:1> に に applicable で る る photofunctional material <s:1> synthesis および spectrophotometric determination を for った.

项目成果

Extension of the mechanoresponsive luminescence shift via formation of a doped organic crystal

通过形成掺杂有机晶体来扩展机械响应发光位移

• DOI: 10.1039/d2cc00741j
• 发表时间: 2022
• 期刊: Chemical Communications
• 影响因子: 4.9
• 作者: Yoshida Ryohei;Tachikawa Takashi;Ito Suguru
• 通讯作者: Ito Suguru

高効率・高選択的太陽光H2O2生成に向けたヘマタイトメソ結晶の局所構造解析

赤铁矿介晶的局部结构分析，用于高效、高选择性太阳能 H2O2 生成

• 发表时间: 2023
• 作者: 清水啓太;北川大地;小畠誠也;大友 明;西村拓真
• 通讯作者: 西村拓真

光機能性材料の単一粒子発光-電子顕微鏡複合解析

光学功能材料的单粒子发射电子显微镜联合分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Kejun Wu;Pankaj Koinkar;Akihiro Furube;立川貴士
• 通讯作者: 立川貴士

単一粒子顕微分光で観る光エネルギー・物質変換

通过单粒子显微光谱观察光能/物质转换

• 发表时间: 2022
• 作者: Dechant Andreas;Ohto Tatsuhiko;Ito Yoshikazu;Makarova Marina V.;Kawabe Yusuke;Agari Tatsufumi;Kumai Hikaru;Takahashi Yasufumi;Naito Hisashi;Kotani Motoko;相馬 永，松本良仁，魚住孝幸;立川貴士
• 通讯作者: 立川貴士

水溶液系における有機無機ペロブスカイトの単一粒子発光

水体系中有机-无机钙钛矿的单粒子发光

• 发表时间: 2022
• 作者: S. L. Yeh;T. C. Wang;S. Yusa;H. Thissen;W. B. Tsai;竹内愛斗
• 通讯作者: 竹内愛斗