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未利用な太陽光エネルギーを利用する多元量子ドット光触媒の開発

利用未利用的太阳能开发多维量子点光催化剂

基本信息

批准号：
22H00341
负责人：
鳥本司
金额：
$ 27.37万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

低次元材料である量子ドットは、極めて大きな比表面積をもつ非平衡材料であり、他の物質との相溶性や非化学量論組成が大幅に拡大するので、材料設計の自由度が大きい。現在、高毒性元素を含むCdSe,CdTe,PbSなどの二元半導体量子ドットが主な研究対象となっているが、その利用範囲は厳しく制限されており実用化が困難な材料といえる。そこで本研究課題では、低毒性元素からなる多元半導体（３元素以上）の化学組成・非化学量論性と異種元素のドープ量を精密に制御し、量子ドットの電子構造を自在に制御することを目指す。まず初年度は、これらの研究の基礎となる近赤外光領域にバンドギャップ（Eg）をもつ新規多元量子ドットの合成と特性制御を集中的に行った。ベースとなる半導体量子ドットとしてAg2Sを選び、深いトラップ準位を形成しない閉殻構造を持つ金属イオンでありGe(IV)イオンをドープすることにより、これまでに報告例のない三元Ag-Ge-S量子ドットを合成した。得られた量子ドットは、化学量論組成に近い組成を持つ球状 Ag8GeS6量子ドット（均粒径：約4.7 nm）であった。その吸収端波長は約820 nmに見られ、そこから求めたEgは1.51 eVであった。Ag-Ge-S量子ドットは、ブロードな発光ピークを示し、そのピーク波長は約810 nmであった。さらにZnSによりAg-Ge-S量子ドットを被覆すると粒子の平均粒径は約5.7 nmに増大した。このことから、ZnSシェルが Ag-Ge-Sコア粒子表面に析出したことがわかる。ZnSシェル被覆によって量子ドットの吸収特性はほとんど変化がなかったが、その発光強度は大きく増大した。このように、近赤外光流域にEgをもつAg2S量子ドットに、適切な金属イオンをドープすることによって、近赤外領域に発光ピークを持つ新規低毒性三元量子ドットの合成に成功した。

Low-dimensional materials have a large specific surface area and a large degree of freedom in material design. At present, highly toxic elements such as CdSe,CdTe,PbS, etc. are used in binary semiconductor quantum devices. This research topic is about the chemical composition, non-stoichiometric and heterogeneous elements of multi-dimensional semiconductors (more than 3 elements), and the electronic structure of quantum semiconductors. In the early years, the basis of this research was the field of near-infrared light, the field of synthesis and the field of concentration. In this paper, we report the synthesis of ternary Ag-Ge-S quantum particles in the semiconductor quantum particles, such as Ag2S, Ge(IV), Ge(IV) and Ag 2S. The composition of the quantum particles is close to that of the spherical Ag8GeS6 quantum particles (average particle size: about 4.7 nm). The absorption wavelength is about 820 nm. Ag-Ge-S quantum dots are visible at wavelengths of about 810 nm. The average particle size of Ag-Ge-S quantum particles increased from about 5.7 nm to about 5.7 nm. The surface of Ag-Ge-S particles was separated from ZnS particles. The absorption characteristics of ZnS coating are different, and the emission intensity of ZnS coating is different. The synthesis of Ag2S quantum dots, suitable metal dots, and new low toxicity ternary quantum dots in the near infrared region was successfully carried out.

项目成果

期刊论文数量（9）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Preparation of Group I-III-VI-based Quantum Dots with Less Toxicity and Their Photofunctions

低毒性I-III-VI族量子点的制备及其光功能

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
高木泰成;斎藤基道;辻俊輔;落合正仁;宮本和範;内山真伸;Tsukasa Torimoto
通讯作者：
Tsukasa Torimoto

Development of plasmonic thin-layer chromatography for size-selective and optical-property-dependent separation of quantum dots

DOI：
10.1038/s41427-022-00414-3
发表时间：
2022-07
期刊：
NPG Asia Materials
影响因子：
9.7
作者：
T. Torimoto;N. Yamaguchi;Yui Maeda;Kazutaka Akiyoshi;T. Kameyama;T. Nagai;T. Shoji;Hidemasa Yamane-Hidem
通讯作者：
T. Torimoto;N. Yamaguchi;Yui Maeda;Kazutaka Akiyoshi;T. Kameyama;T. Nagai;T. Shoji;Hidemasa Yamane-Hidem

Electrocatalyst Fabrication Using Metal Nanoparticles Prepared in Ionic Liquids