第一遷移金属酸化物修飾ワイドギャップ半導体を光触媒とした可視光水分解系の構築

使用第一过渡金属氧化物修饰的宽禁带半导体作为光催化剂构建可见光水分解系统

• 批准号: 19J21858
• 负责人: 岡崎 めぐみ
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J21858/
• 关键词: 光触媒; 水の酸化反応; 金属酸化物ナノ粒子; 化学ポテンシャル; プラズモン－ファブリ・ペローナノ共振器; 光デバイス; 酸化コバルト; 酸化チタン; 遷移金属酸化物; ルテニウム錯体; 光生成電子ポテンシャル; 水の可視光分解反応; 第一遷移金属酸化物; 金ナノ粒子; 光電気化学測定

申請者は、酸化チタン上に修飾した水の酸化用ナノ粒子の化学ポテンシャルの測定手法の確立を目的として、より詳細な調査を行った。昨年度までに酸化コバルトナノ粒子に対して確立した手法を用い、水の酸化用ナノ粒子として広く知られている金属酸化物種(酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化イリジウム、酸化ルテニウム)に対し、それぞれの電子の電気化学ポテンシャルを50mV以内の精度で測定することに成功した。さらに、測定用水溶液中に含まれるpH緩衝剤の効果についても検討を行い、より高精度な測定手法へと改良することができた。得られた成果は論文としてまとめ、現在国際学術誌へ投稿中である。またオンラインで開催された複数の国内外の学会にて、成果を発表し、多くの専門家と意見交換することができた。また、酸化コバルトナノ粒子の化学ポテンシャルについて、粒径依存性の調査を行った。その結果、数十mV程度の有意なポテンシャル差が確認され、理論的に考えられている量子サイズ効果を、実験的な手法で直接観測することに成功しつつある。次に、プラズモン－ファブリ・ペローナノ共振器間の強結合を利用した光デバイスに対する酸化コバルト助触媒の位置選択的光析出に取り組んだ。本研究は北海道大学三澤研究室と共同で行い、昨年度に論文発表した金ナノ粒子担持酸化チタン光電極への酸化コバルト助触媒の担持手法を応用した。本研究内容は国内で開催されたオンライン学会にて発表を行い、外部の先生方と議論を深めることができた。

The applicant shall conduct detailed investigation on the determination method of chemical composition of acidizing particles for water modification. In the past year, the determination of the electronic and chemical properties of the acidified metal species (acidified metal species, acidified metal species, acidified metal species, In addition, the pH buffer in the aqueous solution for determination is improved. The results of the paper are now published in the International Academic Journal. It is the first time that a number of domestic and foreign societies have been urged to express their achievements and exchange views with each other. The investigation of particle size dependence was carried out. The results, intentional differences of tens of mV were confirmed, theoretical tests were performed, quantum effects were obtained, practical methods were directly tested, and the results were successfully evaluated. Second, the strong bonding between resonators is utilized in order to select the photo-deposition components for the position-selective acidification of the catalyst promoter. This study was carried out jointly by Misawa Laboratory of Hokkaido University and published in last year's paper. The content of this study is both domestic and external.

项目成果

In situ formation of a molecular cobalt(iii)/AgCl photocatalyst for visible-light water oxidation

• DOI: 10.1039/d1se01075a
• 发表时间: 2021-09
• 期刊: Sustainable Energy & Fuels
• 影响因子: 5.6
• 作者: Hiroto Mogi;M. Okazaki;Shunta Nishioka;K. Maeda

Photocatalytic water oxidation using wide-gap semiconductor modified with first-row transition-metal oxides nanoparticles under visible light

可见光下第一排过渡金属氧化物纳米颗粒修饰的宽禁带半导体光催化水氧化

• 发表时间: 2019
• 作者: Megumi Okazaki;Kazuhiko Maeda
• 通讯作者: Kazuhiko Maeda

Defect Density-Dependent Electron Injection from Excited-State Ru(II) Tris-Diimine Complexes into Defect-Controlled Oxide Semiconductors

从激发态 Ru(II) Tris-二亚胺配合物到缺陷控制氧化物半导体的缺陷密度相关电子注入

• DOI: 10.1021/acs.jpcc.9b09781
• 发表时间: 2019
• 期刊: J. Phys. Chem. C
• 影响因子: 3.7
• 作者: Shunta Nishioka;Yasuomi Yamazaki;Megumi Okazaki;Keita Sekizawa;Go Sahara;Riho Murakoshi;Daiki Saito;Ryo Kuriki;Takayoshi Oshima;Junji Hyodo;Yoshihiro Yamazaki;Osamu Ishitani;Thomas E. Mallouk;Kazuhiko Maeda
• 通讯作者: Kazuhiko Maeda

触媒技術の動向と展望2022

2022年催化剂技术趋势和前景

• 发表时间: 2022
• 作者: Naoki Wada;Ko Kageyama;Bastien Christ;Chengchao Xu;Menglong Xu;Jing-Ke Weng;Makoto Fujita;吉村直人・山田祐樹;川畑幸平;吉村直人・山田祐樹;Kohei Kawabata;岡崎めぐみ・山﨑康臣・石谷 治・前田和彦
• 通讯作者: 岡崎めぐみ・山﨑康臣・石谷 治・前田和彦

プラズモンーファブリ・ペローナノ共振器間のモード強結合を利用した光アノードに対する酸化コバルト助触媒の担持効果

利用等离子体激元和 Fabry-Perron 纳米腔之间的强模式耦合负载氧化钴助催化剂对光电阳极的影响

• 发表时间: 2021
• 作者: Kazuhiko Maeda;Haruki Wakayama;Yasuhito Washio;Asako Ishikawa;Megumi Okazaki;Hiroko Nakata;Satoru Matsuishi;岡崎めぐみ，菅浪誉騎，押切友也，横井俊之，三澤弘明，前田和彦
• 通讯作者: 岡崎めぐみ，菅浪誉騎，押切友也，横井俊之，三澤弘明，前田和彦