層状酸ハライド光触媒の新物質開拓、バンド構造制御、動的性質の解明

新材料开发、能带结构控制以及层状卤化物光催化剂动态性能的阐明

• 批准号: 18J22254
• 负责人: 加藤 大地
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J22254/
• 关键词: 光触媒; 固体化学; バンド構造制御; 結晶構造制御; 複合アニオン

加藤およびそのグループは、層状酸ハロゲン化物Bi4NbO8Clが特異なバンド構造に由来して、安定かつ高効率な光触媒として機能することを見出し、さらに加藤は、修士過程の終盤において層状ハロゲン化物の物質群のバンド構造がお互いに異なる理由を、マーデルング解析を用いて明らかにしてきた(J. Am. Chem. Soc. 2017)。今年度はさらにマーデルング解析を拡張することで遠距離のイオンがバンド構造にどのように関わっているかを明らかにし、その成果をまとめた論文は、J. Mater. Chem. A誌に掲載され、加藤は筆頭著者である。さらに、研究計画書でも予定していたBi4NbO8Clに対するLa固溶について、La固溶体についてシンクロトロンXRD、SHG、誘電率の測定等を行うことで、La固溶に伴い、普通の強誘電体的状態から所謂リラクサー強誘電体のような振る舞いにクロスオーバーすることを明らかにした。さらにこのクロスオーバー付近で、光触媒活性が向上することを見出し、その相関やメカニズムについて現在検討中である。その他にも、あらたな層構造制御として、Bi2O2層の間にMO2層（M = Y, La, Bi）を挿入したBi2MO4層を持つ派生構造に着目し、構造解析から、Mの種類によってBi2MO4Cl中のBiO面が、鎖状の異なる構造歪みを示すことを明らかにした。また、鎖の構造歪に伴って、Bi2O2層を基本とする派生構造においては困難であった伝導帯の制御が可能であることが分かった。加藤は本研究成果をまとめた論文を現在執筆中である。以上のように、加藤の研究は順調に進展している。

Kato和他的小组发现，分层的酸卤化物BI4NBO8CL源自其独特的带状结构，是稳定且高效的光催化剂，Kato还使用Mardellung分析证明了分层卤化物材料的带结构在主体末端彼此之间有所不同（J. Am。Chem。Chem。Chem。2017）。今年，我们将进一步扩展Mardellung分析，以阐明带有多长距离的离子参与频带结构，并在J. Mater中发表了一份汇编结果的论文。化学A，Kato是主要作者。此外，在研究项目中计划了BI4NBO8CL中的LA固体溶液，该溶液是针对LA固体溶液的同步子XRD，SHG和介电常数测量的，并且揭示了LA固体溶液，LA固体溶液从正常的小铁态交叉到所谓的宽松宽松的宽松者Ferroelectric Ferroelectric capent。此外，已经发现，在此交叉附近，光催化活性得到了改善，目前正在研究其相关性和机制。此外，作为一种新的层结构控制，我们集中在BI2MO4层的衍生结构上，其中MO2层（M = Y，LA，BI）在BI2O2层之间插入，并且从结构分析中，揭示了Bi2MO4CL中的Bio表面表面依赖于M. furthers的构造，它表现出了不同的链结构扭曲，这是依赖于M. furthersore的类型，它是furthersore的类型，它是furthersore的类型。可能控制传导带，这对于基于BI2O2层的衍生结构很难。 Kato目前正在撰写一篇论文，总结了这项研究的结果。如上所述，Kato的研究正在稳步发展。

项目成果

マーデルング解析と用いた層状ビスマスハロゲン化物光触媒のバンド構造制御

使用马德隆分析控制层状卤化铋光催化剂的能带结构

• 发表时间: 2018
• 作者: Suzuki Hajime;Kunioku Hironobu;Higashi Masanobu;Tomita Osamu;Kato Daichi;Kageyama Hiroshi;Abe Ryu;Daichi Kato;加藤大地
• 通讯作者: 加藤大地

Valence Band Engineering of Layered Bismuth Oxyhalides toward Stable Visible-Light Water Splitting: Madelung Site Potential Analysis

• DOI: 10.1021/jacs.7b11497
• 发表时间: 2017-12-27
• 期刊: JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY
• 影响因子: 15
• 作者: Kato, Daichi;Hongo, Kenta;Kageyama, Hiroshi
• 通讯作者: Kageyama, Hiroshi