大阪大学 産業科学研究所

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研究成果

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世界初!水から水素を高効率で生成できる光触媒を開発 -太陽光広帯域利用による水素製造に期待-

 励起分子化学研究分野の真嶋哲朗教授らの研究グループは、黒リンを用いた光触媒を開発し、この光触媒を使用すると可視光・近赤外光の照射によっても、水から水素生成が効率よく起こることを世界で初めて見出しました。
 従来の光触媒では、太陽光の3-4%にすぎない紫外光を利用するため、水から水素への太陽光エネルギー変換効率は低いという問題がありました。
 今回、真嶋教授らの研究グループは、紫外・可視光のみならず近赤外光にも強い吸収をもつ層状の黒リンと、層状のチタン酸ランタン(La2Ti2O7)を数層からなる超薄膜とし、これらと数ナノメートルのサイズの可視光にも吸収をもつ金ナノ粒子との三成分からなる複合体を合成しました(図)。この複合体において、黒リンが可視光・近赤外光に応答する光増感剤として働き、また、金ナノ粒子が可視光に応答する光増感剤として働き、励起電子がチタン酸ランタンに移動し、プロトンの還元により水からの水素生成が効率よく起こることを世界で初めて明らかにしました。
 新しく開発した黒リン、金ナノ粒子、チタン酸ランタンの複合体を光触媒として使用することによって、太陽光からの広帯域波長光を利用して、水からの水素製造が可能になりました。

詳細はプレスリリースをご覧ください。

図 黒リン、チタン酸ランタン、金ナノ粒子からなる光触媒の電顕写真。
図 黒リン、チタン酸ランタン、金ナノ粒子からなる光触媒の電顕写真。

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世界初!放熱から電気への変換効率を100倍以上にする理論を実証! 熱電デバイスへの応用に期待

 バイオナノテクノロジー研究分野の筒井准教授、谷口教授らの研究グループは、1分子素子の熱電変換性能における電極-分子接点構造の影響を、世界で初めて実験的に明らかにしました。平均値比で100倍以上の熱電変換性能が実証され、1分子接合の熱電デバイスへの応用が期待されます。

詳細はプレスリリースをご覧ください。

図 1分子接合の熱電計測の様子を表したイメージ図。
図 1分子接合の熱電計測の様子を表したイメージ図。

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永井健治教授と関谷毅教授が大阪大学栄誉教授の称号を付与されました!

 「大阪大学栄誉教授(Osaka University Distinguished Professor)」の称号付与は、本学教職員のモチベーションの向上と大学運営を支える優秀な人材の確保を図るため、平成29年度から実施する新たな表彰制度で、ノーベル賞、文化勲章、フィールズ賞、文化功労者、日本学士院賞、日本学士院エジンバラ公賞、日本芸術院賞、日本国際賞、紫綬褒章、京都賞、日本学術振興会賞その他これらに相当する著名な賞を受賞し、本学の教育、研究及び社会貢献の推進に先導的な役割を担う本学教授及び大阪大学特別教授の称号付与者に対して称号が付与されます。
 このたび、産業科学研究所では2名の教授が大阪大学栄誉教授の称号を付与されました。

詳細はプレスリリースをご覧ください。

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水素生成量が1桁増加する光触媒の開発に成功 ―太陽光による水素製造の実現に新たな一歩―

 励起分子化学研究分野の真嶋哲朗教授は、神戸大学分子フォトサイエンス研究センターの立川貴士准教授らとの共同研究で光触媒作用による水素生成量が1桁増加する光触媒の開発に成功しました。
 水素は、再生可能エネルギーである太陽光と水から製造できる、次世代のエネルギー源として注目されており、水素を高効率に製造できる光触媒の開発が望まれています。しかしながら、従来の光触媒では、電子と同時に生成する正孔(電子が抜けた孔)のほとんどが触媒表面上で再結合して消失してしまうため、水から水素への光エネルギー変換効率が伸び悩んでいました。
 今回、電子と正孔を空間的に分離できる、光触媒の大きさ・配列の均一性をあえて崩したメソ結晶光触媒の合成方法を開発しました。その結果、従来をはるかに超える水素生成の光エネルギー変換効率(約7%)を有する光触媒の開発に成功しました。
 今後は、有用性が実証されたメソ結晶化技術を応用することで、太陽光による高効率な水素製造の実現を目指します。
 本研究成果は、平成29年4月6日(独国時間)にドイツ化学誌「Angewandte Chemie International Edition」のオンライン版で公開されました。

詳細はプレスリリースをご覧ください。

図 80℃という低温で個体のままカドミウムを吸収する層状物質 Ti2PTe2
「図:トポタクティックエピタキシャル成長によるSrTiO3メソ結晶の合成」

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世界初!水から水素を高効率で生成できる光触媒を開発 -太陽光広帯域利用による水素製造に期待-

 励起分子化学研究分野の真嶋哲朗教授らの研究グループは、黒リンを用いた光触媒を開発し、この光触媒を使用すると可視光・近赤外光の照射によっても、水から水素生成が効率よく起こることを世界で初めて見出しました。
 従来の光触媒では、太陽光の3-4%にすぎない紫外光を利用するため、水から水素への太陽光エネルギー変換効率は低いという問題がありました。
 今回、真嶋教授らの研究グループは、紫外・可視光のみならず近赤外光にも強い吸収をもつ層状の黒リンと、層状のチタン酸ランタン(La2Ti2O7)を数層からなる超薄膜とし、これらと数ナノメートルのサイズの可視光にも吸収をもつ金ナノ粒子との三成分からなる複合体を合成しました(図)。この複合体において、黒リンが可視光・近赤外光に応答する光増感剤として働き、また、金ナノ粒子が可視光に応答する光増感剤として働き、励起電子がチタン酸ランタンに移動し、プロトンの還元により水からの水素生成が効率よく起こることを世界で初めて明らかにしました。
 新しく開発した黒リン、金ナノ粒子、チタン酸ランタンの複合体を光触媒として使用することによって、太陽光からの広帯域波長光を利用して、水からの水素製造が可能になりました。

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図 黒リン、チタン酸ランタン、金ナノ粒子からなる光触媒の電顕写真。
図 黒リン、チタン酸ランタン、金ナノ粒子からなる光触媒の電顕写真。

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世界初!放熱から電気への変換効率を100倍以上にする理論を実証! 熱電デバイスへの応用に期待

 バイオナノテクノロジー研究分野の筒井准教授、谷口教授らの研究グループは、1分子素子の熱電変換性能における電極-分子接点構造の影響を、世界で初めて実験的に明らかにしました。平均値比で100倍以上の熱電変換性能が実証され、1分子接合の熱電デバイスへの応用が期待されます。

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図 1分子接合の熱電計測の様子を表したイメージ図。
図 1分子接合の熱電計測の様子を表したイメージ図。

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永井健治教授と関谷毅教授が大阪大学栄誉教授の称号を付与されました!

 「大阪大学栄誉教授(Osaka University Distinguished Professor)」の称号付与は、本学教職員のモチベーションの向上と大学運営を支える優秀な人材の確保を図るため、平成29年度から実施する新たな表彰制度で、ノーベル賞、文化勲章、フィールズ賞、文化功労者、日本学士院賞、日本学士院エジンバラ公賞、日本芸術院賞、日本国際賞、紫綬褒章、京都賞、日本学術振興会賞その他これらに相当する著名な賞を受賞し、本学の教育、研究及び社会貢献の推進に先導的な役割を担う本学教授及び大阪大学特別教授の称号付与者に対して称号が付与されます。
 このたび、産業科学研究所では2名の教授が大阪大学栄誉教授の称号を付与されました。

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水素生成量が1桁増加する光触媒の開発に成功 ―太陽光による水素製造の実現に新たな一歩―

 励起分子化学研究分野の真嶋哲朗教授は、神戸大学分子フォトサイエンス研究センターの立川貴士准教授らとの共同研究で光触媒作用による水素生成量が1桁増加する光触媒の開発に成功しました。
 水素は、再生可能エネルギーである太陽光と水から製造できる、次世代のエネルギー源として注目されており、水素を高効率に製造できる光触媒の開発が望まれています。しかしながら、従来の光触媒では、電子と同時に生成する正孔(電子が抜けた孔)のほとんどが触媒表面上で再結合して消失してしまうため、水から水素への光エネルギー変換効率が伸び悩んでいました。
 今回、電子と正孔を空間的に分離できる、光触媒の大きさ・配列の均一性をあえて崩したメソ結晶光触媒の合成方法を開発しました。その結果、従来をはるかに超える水素生成の光エネルギー変換効率(約7%)を有する光触媒の開発に成功しました。
 今後は、有用性が実証されたメソ結晶化技術を応用することで、太陽光による高効率な水素製造の実現を目指します。
 本研究成果は、平成29年4月6日(独国時間)にドイツ化学誌「Angewandte Chemie International Edition」のオンライン版で公開されました。

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