マイクロ波交番電磁界の印加によるナノシート積層構造光触媒の電子移動制御

应用微波交变电磁场控制纳米片层状光催化剂中的电子转移

基本信息

批准号：
15J08370
负责人：
岸本史直
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
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：
2015-04-24 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

今年度は、①他の半導体材料と接合することで誘起される酸化タングステンナノシートの電子状態の変化についての基礎的な研究と、②金属もしくは半導体電極表面で起こる水の酸化/還元反応に対して外部からマイクロ波を照射した際に起こる反応速度の変化とその起源を突き止める研究を遂行した。①の研究を遂行した理由は、昨年度までの研究において、ヘテロ積層させたナノシート光触媒の固固界面で複雑な電子的相互作用が起こり、独立のナノシートとは異なる挙動を示すことが明らかとなったためである。この挙動を理解するために、単結晶Si基板上に酸化タングステンナノシートのヘテロ接合構造を作製し、X線/電子線分光法を駆使して電子状態を明らかにした。ここで、ヘテロ接合界面でのSi基板から酸化タングステンへの電子流入によるW 5d軌道への電子充填を明らかにした。この発見は、光触媒を決定するナノ構造体の電子構造の本質的な理解につながる重要な成果であるといえる。②の研究を通して、本研究課題の目標である人工光合成反応に対するマイクロ波効果に関する研究も独立に遂行した。Pt電極上での水の還元反応がマイクロ波照射によって促進される現象は、電極近傍で誘起される局所高温場によってすべて理解できた。一方、α-Fe2O3表面での水の酸化反応がマイクロ波によって促進される現象は、温度とは独立したマイクロ波による特殊な効果であることを突き止めた。以前までに明らかにしてきたCdS量子ドットによるビピリジン誘導体の光還元反応に対するマイクロ波特殊効果の結果を踏まえて総合的に考察することで、マイクロ波による電子移動反応促進の起源が、固体表面の欠陥準位に存在する電子とマイクロ波との相互作用によるものであることを提案した。

今年，我们对1）通过与其他半导体材料键合引起的氧化氧化钨片的电子状态的变化，以及2）当外部微波被微波及其起源照射时发生的反应速率变化。在1中进行研究的原因是，在去年的研究中，揭示了复杂的电子相互作用发生在异质层的纳米片光催化剂的固体界面上，显示出与独立纳米片的不同行为。为了理解这种行为，在单晶体SI底物上制造了氧化钨氧化钨片的异质结构，并使用X射线/电子束光谱阐明了电子状态。在这里，由于从SI基板流到异质结界面的电子流入到氧化钨，我们已经阐明了将电子填充到W 5D轨道中的电子。这一发现是一个重要的成就，可以导致对决定光催化剂的纳米结构的电子结构的基本理解。通过2的研究，我们还独立地研究了微波对人工光合作用反应的影响，这是本研究主题的目标。在电极附近引起的局部高温场可以理解PT电极上水还原反应的现象。另一方面，我们发现，通过微波促进水在α-FE2O3表面上的氧化反应的现象是微波无关温度的特殊作用。通过全面考虑使用CDS量子点对双吡啶衍生物的光递增反应的微波特殊作用的结果，到目前为止已经澄清了，我们提出，微波促进电子传递反应的起源是由于电子在固体表面和微波炉上存在的电子之间存在的相互作用所致。

项目成果

期刊论文数量（0）

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科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

In situ temperature measurements of reaction spaces under microwave irradiation using photoluminescent probes

DOI：
10.1039/c6cp02034h
发表时间：
2016-05-21
期刊：
PHYSICAL CHEMISTRY CHEMICAL PHYSICS
影响因子：
3.3
作者：
Ano, Taishi;Kishimoto, Fuminao;Wada, Yuji
通讯作者：
Wada, Yuji

Visible light induced hydrogen evolution of alternate stacked structure of titanate nanosheets and tungstate nanosheets position-selectively modified with Pt complex and Ru complex

Pt络合物和Ru络合物位置选择性修饰的钛酸盐纳米片和钨酸盐纳米片交替堆叠结构的可见光诱导析氢

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
Fuminao Kishimoto;Dai Mochizuki;Masato M. Maitani;Eiichi Suzuki;Yuji Wada.
通讯作者：
Yuji Wada.

Manipulation of the magnetic properties of Co- and Fe-doped layered titanates by alkyl ammonium intercalation

通过烷基铵插层调控 Co 和 Fe 掺杂层状钛酸盐的磁性能

DOI：
10.1002/admi.201600509
发表时间：
2016
期刊：
Advanced Materials Interfaces
影响因子：
5.4
作者：
Fuminao Kishimoto;Yota Takamura;Shigeki Nakagawa;Yuji Wada
通讯作者：
Yuji Wada

遷移金属酸化物ナノシート交互積層構造の精密設計による光誘起電子移動制御

通过精确设计过渡金属氧化物纳米片交替层状结构控制光致电子转移

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Shinichiro Fuse;Sakae Sugiyama;Masato M. Maitani;Yuji Wada;Yuhei Ogomi;Shuzi Hayase;Ryuzi Katoh;Tatsuo Kaiho;Takashi Takahashi;Masato Maitani,Conghong Zhan,Dai Mochizuki,Eiichi Suzuki,Yuji Wada;Masato Maitani,Tomoharu Inoue,Yohei Tsukushi,Niklas D. J. Hansen,Dai Mochizuki,Eiichi Suzuki,Yuji Wada;米谷真人，磯大吉，Kim Junbeom，椿俊太郎，瀬川浩司，和田雄二;岸本史直,望月大,椿俊太郎,鈴木榮一,和田雄二
通讯作者：
岸本史直,望月大,椿俊太郎,鈴木榮一,和田雄二

Microwave Enhancement of Water Electrolysis using Pt Disc Electrode Attributed to Accumulation of Thermal Energy at a Vicinity of Reaction Field

铂盘电极微波增强水电解归因于反应场附近热能的积累