多層構造を有する金属ナノ粒子内包型光触媒の特性制御と可視光プラズモニック水素生成

本研究では，太陽光エネルギーを最大限に利用した光触媒の構築のために，金（Au）の表面プラズモン共鳴（SPR）を可視光光触媒反応への応用を目的としている．報告者はこれまでに、AuのSPR誘起型光触媒の光触媒反応を積極的に検討してきた．種々の化学反応への応用，それぞれの化学反応に適応した材料の創出を考えた．交付申請書の「研究実施計画」には「まず，Au粒子担持酸化物を調製し，SPR光触媒の種々の化学反応への応用について検討する．」と記載した．＜具体的内容＞酸化反応（水の酸化）と還元反応（プロトンからの水素生成）をそれぞれ達成することができる新たなSPR光触媒系としてPt/Au/WO3の合成に成功し，その成果を第114回触媒討論会で発表した．さらに，論文として，J. Am. Chem. Soc.に掲載された．他方で，多層構造を有する金属ナノ粒子内包型光触媒の創製を目指したが，金属－酸化物内包構造には至っていない．その前段階として，上記に示した金属－金属内包構造を達成することができ，Catal. Sci. Technol.への論文掲載に至った．＜意義・重要性＞以上の結果より、はじめのPt/Au/WO3においてはAuのSPR粒子とWO3のバンドギャップ励起を用いた光触媒を創生することができた．この光触媒ではAu粒子状にPt粒子を担持したPt/Au粒子上でプロトンの還元反応，WO3上で水の酸化反応が起こっていると予想される．これにより，これまで問題となっていたSPR光触媒の低活性をWO3の半導体光触媒で補えたといえる．この研究中に両者の光機能を補助光照射アクションスペクトルにより達成することができた．また，Au上へのPt粒子の生成は今後，申請者が目指している多層構造を有するSPR光触媒の創生につながるといえる．

本研究では，太陽光エネルギーを最大限に利用した光触媒の構築のために，金（Au）の表面プラズモン共鳴（SPR）を可視光光触媒反応への応用を目的としている．報告者はこれまでに、AuのSPR誘起型光触媒の光触媒反応を積極的に検討してきた．種々の化学反応への応用，それぞれの化学反応に適応した材料の創出を考えた．交付申請書の「研究実施計画」には「まず，Au粒子担持酸化物を調製し，SPR光触媒の種々の化学反応への応用について検討する．」と記載した．＜具体的内容＞酸化反応（水の酸化）と還元反応（プロトンからの水素生成）をそれぞれ達成することができる新たなSPR光触媒系としてPt/Au/WO3の合成に成功し，その成果を第114回触媒討論会で発表した．さらに，論文として，J. Am. Chem. Soc.に掲載された．他方で，多層構造を有する金属ナノ粒子内包型光触媒の創製を目指したが，金属－酸化物内包構造には至っていない．その前段階として，上記に示した金属－金属内包構造を達成することができ，Catal. Sci. Technol.への論文掲載に至った．＜意義・重要性＞以上の結果より、はじめのPt/Au/WO3においてはAuのSPR粒子とWO3のバンドギャップ励起を用いた光触媒を創生することができた．この光触媒ではAu粒子状にPt粒子を担持したPt/Au粒子上でプロトンの還元反応，WO3上で水の酸化反応が起こっていると予想される．これにより，これまで問題となっていたSPR光触媒の低活性をWO3の半導体光触媒で補えたといえる．この研究中に両者の光機能を補助光照射アクションスペクトルにより達成することができた．また，Au上へのPt粒子の生成は今後，申請者が目指している多層構造を有するSPR光触媒の創生につながるといえる．