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Thermally Activated Wide-Gap Semiconductor Single Nanoparticles for Thermal Catalytic Function

用于热催化功能的热激活宽禁带半导体单纳米粒子

基本信息

批准号：
22H01915
负责人：
川崎英也
金额：
$ 10.48万
依托单位：
Kansai University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究では、高温高圧の超音波キャビテーション気泡内で熱励起できる半導体シングルナノ粒子の粒子設計指針を明らかにし、半導体シングルナノ粒子の熱触媒機能を開拓することを目的としている。対象とするナノ粒子は、(1)金ナノクラスター(Au NCs)、及び(2)ジルコニア(ZrO2)ナノ粒子である。AuNCs系では、超音波照射下で発現するAuNCsの熱触媒活性による音増感作用(活性酸素種である一重項酸素、1O2生成)を調査した。Au NCsの1O2生成能における、1)配位子効果(pMBA-Au NPs < Au25(pMBA)18 < Au144(pMBA)60)、2)サイズ効果（Au25(SG)18 < Au25(capt)18 < Au25(pMBA)18）、及び3)超音波照射条件（超音波周波数（200kHz-1000 kHz）及び超音波パワー（1-8 W））の効果を明らかにした。特に、超音波照射条件では、高温高圧超音波キャビテーション気泡のエネルギーが大きい「450kHz」の条件において、AuNCsの熱触媒活性による音増感作用が最大となることが示された。ZrO2ナノ粒子においては、平均粒径80nm、20nm、及び5nmの粒径の異なる3種類のナノ粒子を合成し、その超音波照射下でのZrO2ナノ粒子の熱触媒活性で発現する水分解によるヒドロキシラジカル生成を調査した。その結果、ヒドロキシラジカル生成能は、（5nm）＞（20nm＞（80nm）となり、最も粒径が小さい半導体シングルナノ粒子が高い熱触媒活性能を示すことが明らかとなった。他方、紫外可視光照射によるZrO2ナノ粒子の光触媒活性によるヒドロキシラジカル生成では、ZrO2ナノ粒子（80nm）＞ZrO2ナノ粒子（20nm＞ZrO2シングルナノ粒子（5nm）となり、超音波照射下での熱励起とは異なる粒径依存性を示した。

This study aims to develop the thermal catalytic function of semiconductor particles by providing guidelines for particle design of high temperature and high pressure ultrasonic cells and thermal excitation of semiconductor particles. For example,(1) gold particles (Au NCs), and (2) gold particles (ZrO2). AuNCs were investigated for their thermal catalytic activity and acoustic sensitization (active acid species, heavy acid, 1O2 formation) under ultrasonic irradiation. The 1O2 generation energy of Au NCs is decreased by 1) the ligand effect (pMBA-Au NPs < Au25(pMBA) 1 - 8 < Au144(pMBA)60), 2) the dispersion effect (Au25(SG) 1 - 8 <Au 25(capt) 1 - 8 <Au 25(pMBA) 1 - 8), and 3) the ultrasonic irradiation conditions (ultrasonic frequency (200kHz-1000 kHz) and ultrasonic dispersion (1-8 W)). In particular, the ultrasonic irradiation conditions, high temperature and high pressure ultrasonic gas bubble generation conditions, such as "450kHz" conditions, AuNCs thermal catalyst activity, sound enhancement effect is the largest. Synthesis of three kinds of ZrO2 particles with different average particle sizes of 80nm, 20nm, and> 5nm, and investigation of water decomposition and thermal decomposition of ZrO2 particles under ultrasonic irradiation. As a result, the particle size of the semiconductor particles is smaller than that of the semiconductor particles, and the thermal activity of the semiconductor particles is higher than that of the semiconductor particles. On the other hand, the particle size dependence of the photocatalytic activity of ZrO2 particles under ultraviolet visible light irradiation is shown by ZrO2 particles (80nm)> ZrO2 particles (20nm)> ZrO2 particles (5nm) under thermal excitation under ultrasonic irradiation.

项目成果

期刊论文数量（15）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

超音波キャビーテーション場で誘起される液体金属粒子の触媒作用：エタノールから酸化グラフェンの生成

超声空化场诱导液态金属颗粒的催化：乙醇生成氧化石墨烯

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
大槻朋子;杉野史弥 ;山本健 ;川﨑英也
通讯作者：
川﨑英也

Google Scholar -HIdeya Kawasaki-

谷歌学术 -HIdeya Kawasaki-

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

国立成功大学(その他の国・地域　台湾)

国立成功大学（台湾其他国家/地区）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Singlet Oxygen Generation Using Thiolated Gold Nanoclusters under Photo- and Ultrasonic Excitation: Size and Ligand Effect

在光和超声波激发下使用硫醇化金纳米团簇产生单线态氧：尺寸和配体效应

DOI：
10.1021/acs.jpcc.2c05404
发表时间：
2022
期刊：
The Journal of Physical Chemistry C
影响因子：
0
作者：
Yagi Junichi;Ikeda Atsuya;Wang Liu-Chun;Yeh Chen-Sheng;Kawasaki Hideya
通讯作者：
Kawasaki Hideya

超音波励起金ナノクラスターによる一重項酸素生成とその配位子およびサイズ効果

超声激发金纳米团簇产生单线态氧及其配体和尺寸效应

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Masashi Kobayashi;Takashiro Akitsu;Masahiro Furuya;Tetsushi Sekiguchi;Shuichi Shoji;Takashi Tanii and Daiki Tanaka;吉水寛人，大嶋梓，山口真澄，部家彰，住友弘二;池田篤哉，八木淳一，川﨑英也
通讯作者：
池田篤哉，八木淳一，川﨑英也

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通讯作者：
川崎英也

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发表时间：
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H. Kawasaki;T. Watanabe;H. Kawasaki;H. Kawasaki;H. Kawasaki;H. Kawasaki;H.Takahashi et al.;A.Hirai et al.;H.Nakahara et al.;H.Kawasaki et al.;H.Kawasaki et al.;H.Maeda et al.;H.Kawasaki et al.;K.Hoda et al.;川崎英也;T. Yoshimura
通讯作者：
T. Yoshimura