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。

量子点是低维材料，是具有极大特异性表面区域的非平衡材料，并且与其他材料和非化学计量组合物的兼容性大大扩展，从而在材料设计中具有很大的自由度。目前，包含剧毒元素的二进制半导体量子点（例如CDSE，CDTE和PBS）是研究的主要主题，但是它们的使用范围严格受到限制，因此很难将其用于实际使用。因此，在本研究主题中，我们旨在准确控制由低毒性元素组成的多症状导体（三个或更多）的化学组成，非化学计量的性质，并自由控制量子点的电子结构。首先，在第一年，我们专注于在近红外光区中带有带隙（例如）的新多量子点的合成和特征控制，这是这些研究的基础。通过选择AG2S作为基础半导体量子点和掺杂GE（IV）离子，这是一种没有封闭的壳体结构的金属离子，并不形成深陷阱水平，我们合成了以前从未报道过的三元AG-GE-S量子点。获得的量子点是球形AG8GES6量子点（均匀粒径：约4.7 nm），其组合物接近化学计量学组成。在约820 nm处发现吸收边缘波长，从中确定的EG为1.51 eV。 AG-GE-S量子点显示出宽的发射峰，峰值波长约为810 nm。此外，用ZnS涂上AG-GE-S量子点将平均粒径提高到约5.7 nm。这表明ZnS壳已经在Ag-GE-S核心颗粒的表面沉淀。 ZnS壳涂层几乎不会改变量子点的吸收特性，但发射强度大大增加。因此，通过使用适当的金属离子在近红外光盆中使用EG掺杂AG2S量子点，我们成功地合成了一种新型的低毒性三元量子点，并在近红外区域具有发射峰。

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