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2021~現在 新規多孔体の合成及び合成手法の提案
JST ERATO山内物質空間テクトニクスにて、多孔体の新概念創出を目指して研究を行っています。これまでに新しい多孔体合成手法の確立や従来型の多孔体と異なる性質を有する多孔体の創出に成功してきています。
2018~現在 酸フッ化物のソルボサーマル合成とその機能
酸フッ化物は、酸化物では不可能な結晶構造が獲得できるため、新規材料として着目されています。実際に、蛍光体の母結晶・電気化学触媒などとして利用されてきています。しかし、酸フッ化物の合成法は、フッ酸を利用した水熱合成やフッ素ガスとの反応、あるいは高温下での固相反応など、煩雑なものがほとんどです。そこで、ソルボサーマル反応を利用したフッ酸フリーの合成法に取り組んでいます。実際にいくつかの酸フッ化物を合成することに成功しており、結晶形態の制御ができることも分かってきました。ソルボサーマル反応でのみできる物質や形態制御による機能の制御などを目指しています。最近では、酸フッ化物を前駆体に窒化物を合成することで、酸化物から合成する窒化物よりも高い電気化学触媒能が実現できることもわかっています。
2016~2021現在 窒化物・酸窒化物のナノ構造制御とその触媒応用
窒化物・酸窒化物は、光触媒・電気化学触媒として期待されている材料です。材料の露出結晶面や比表面積が大きく触媒能に影響することから、その制御は触媒活性を向上させるための1つの方法です。しかし、窒化物や酸窒化物の形態制御・露出結晶面は難しいです。そのため、無機合成を駆使して自在に窒化物や酸窒化物の形態・露出結晶面を制御することを目指して研究しました。
2015~2016 水分解用窒化物・酸窒化物光アノードの開発
太陽光エネルギーを用いた水素生成は、化石資源使用の低減・脱却のために期待されています。光電極は、水に浸し光を照射することで、太陽光のエネルギーを用いて水を水素と酸素へ分解することが可能です。太陽光の内およそ半分以上を占める可視光を利用することができれば、効率を上げられると期待されています。このような経緯から、可視光を吸収することが可能な、窒化物・酸窒化物の光アノード開発が行われています。
私の研究では、600 nmまでの可視光を吸収できるT3N5の光電極特性の向上に関する研究を行いました。T3N5粒子のバックコンタクトとしてプラズマCVDによりGaNを導入することで、従来よりも高い特性をもつ粉末ベースのT3N5光電極の開発に成功しています。バックコンタクトにGaNが存在することで、光照射時に生成したホールが電極側に戻らなくなり、再結合が抑制された結果だと考えられます。
~2015 層状ケイ酸塩を出発物質としたナノｰマクロ構造の制御
ゼオライトをはじめとするケイ酸塩は、触媒や分離応用においてとても重要な材料です。そのナノ構造やマクロ構造は、機能に大きく影響することが知られているため、その精密制御が望まれています。私の研究では、層状ケイ酸塩という、ケイ素と酸素のみからなる層状物質をビルディングブロックとして、ナノ構造およびマクロ構造の制御を目指しました。
層間表面を反応することで、従来制御することができなかったレベルでのナノ構造体の合成が達成できました。また、このようなナノ構造を制御する表面反応を上手に利用することにより、マクロスケールでの粒子形態の制御にも成功しています。
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