電子線トモグラフ法による複合ナノ触媒の３次元ナノ解析

使用电子断层扫描对复合纳米催化剂进行三维纳米分析

基本信息

批准号：
15F15056
负责人：
金子賢治
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-10-09 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

太陽エネルギー変換材料として、水を分解し、かつ活性で安定な光触媒が求められている。特に層状窒化炭素 g(graphitic)-C3N4 は、バンドギャップが約2.7eVの間接遷移型半導体であり、波長450nm以下の光を吸収することができることから、光触媒への応用が期待されている材料である。しかし、光生成電子正孔対の高い再結合速度による低い光触媒活性が課題である。最終年度である本研究では、顕微解析のみならず、計算機シミュレーションも行使し、グラg-C3N4ナノシートのリン（P）ドーピングに関するシミュレーションを行った。g-C3N4は、貴金属を含まない水分補給剤として機能するので、大変ユニークな材料である。最近の実験では、g-C3N4中のP-ドーピングがシートの導電性を増加させることが示されている。さらに、Pをドーピングすると、Pはg-C3N4格子のCを置換することも判明している。このような現象の起源を解明するため、g-C3N4シートのPードーピングに関する詳細なシミュレーションを第一原理計算により実施した。形成エネルギーは、炭素サイト上のドーピングの方が窒素サイトよりも低く、Pドーピングの際に、新しい電子状態がフェルミレベルで現れ、導電率が増加することが判明した。本研究成果はA. Roy, Y. Sato, and K. Kaneko; Phosphorus Doping Induced Enhancement in Electrical Conductivity in Graphitic Carbon Nitride: Insights from ab initio Simulations; ICTAM-AMF-10, 2016, Delhi, India」において公表した。

作为太阳能转换材料，需要能够分解水且活性稳定的光催化剂。特别是层状氮化碳（g（图形）-C3N4）是一种间接跃迁型半导体，带隙约为2.7 eV，由于可以吸收波长450 nm的光，因此是有望应用于光催化剂的材料或更少。然而，由于光生电子-空穴对的高复合率而导致光催化活性低是一个问题。在最后一年的研究中，我们不仅使用显微分析，还使用计算机模拟来对 G-C3N4 纳米片中磷 (P) 掺杂进行模拟。 g-C3N4 是一种非常独特的材料，因为它充当不含贵金属的水合剂。最近的实验表明，g-C3N4 中的 P 掺杂提高了片材的电导率。此外，还发现当掺杂P时，P取代了g-C3N4晶格中的C。为了阐明这种现象的起源，使用第一原理计算对 g-C3N4 片中的 P 掺杂进行了详细模拟。研究发现，碳位点掺杂的形成能低于氮位点掺杂的形成能，并且磷掺杂后，费米能级出现新的电子态，从而提高了电导率。这项研究的结果发表在 A. Roy、Y. Sato 和 K. Kaneko 上；《Phosphorus Doping Induced Improvement in Electrical Conductivity in Graphic Carbon Nitride: Insights from ab initio Simulations》，2016 年，印度德里。

项目成果

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专利数量（0）

Intriguing Atomic Structure and Semiconductor Nanowire Equivalent Sensitivity of Ultrathin Gold Nanowires

超细金纳米线的有趣原子结构和半导体纳米线等效灵敏度

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ahin Roy;Kenji Kaneko;Knut Muller;Andreas Rosenauer;Abhishek Kumar Singh and N Ravishankar
通讯作者：
Abhishek Kumar Singh and N Ravishankar

First-principles Study of Antimony-doped Anatase Tin dioxide for Transparent Conducting Oxide Application

锑掺杂锐钛矿型二氧化锡在透明导电氧化物中的第一性原理研究

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ahin Roy;R. Hinkoji;Kenji Kaneko;and Yukio Sato
通讯作者：
and Yukio Sato

NO2 Adsorption Induced Semiconductor to Metal Transition in Ultrathin Te Nanowires

NO2 吸附诱导超薄 Te 纳米线中半导体到金属的转变

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ahin Roy;Kazi Rafzani Amin;Shalini Tripathi;Sangram Biswas;Abhishek K. Singh;Aveek Bid;and N. Ravishankar
通讯作者：
and N. Ravishankar

Kaneko Research Group

金子研究小组