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人工光合成技術の基礎と高効率水素生成に向けた研究動向

~TiO2・SrTiO3およびSiC光触媒構造設計の指針~

クリーンな水素製造技術の一つとして注目される人工光合成。本セミナーでは人工光合成の基礎から、半導体光触媒を用いる手法の特長と、長寿命で高エネルギー変換効率を目指した各光触媒材料の設計・合成の指針を解説します。
日時 2021年12月15日(水)  13:00~16:30
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セミナー講師

名古屋工業大学 大学院工学研究科 電気・機械工学専攻 准教授 博士(工学) 加藤 正史 氏
【講師紹介】
 2003年度~2004年度 名古屋工業大学 大学院・工学研究科 助手
 2007年度 名古屋工業大学 大学院・工学研究科 助教
 2008年度~2021年度 名古屋工業大学 大学院・工学研究科 准教授
 研究分野:半導体工学

 [研究室WEBページ]

セミナー趣旨

 本セミナーでは半導体光触媒、特に二酸化チタン(TiO2)やチタン酸ストロンチウム(SrTiO3)、シリコンカーバイド(SiC)を用いた人工光合成技術を解説します。半導体光触媒による人工光合成では太陽光のエネルギーと水だけでエネルギー資源である水素を製造できます。また、上記の材料を用いれば耐久性とエネルギー変換効率を両立することができます。しかしながら、材料の設計・合成には高度な技術が必要となります。従って実用化においては、材料の物性を基にした最適な設計・合成技術が要求されます。本講では人工光合成に向けたこれらの材料の設計・合成指針とその将来展望まで、他材料との比較も含めて幅広く解説します。

セミナー講演内容

1.水素エネルギー
  1.1 太陽光からの水素生成:人工光合成
    1.1.1 半導体光触媒による水素生成の原理

2.半導体光触媒の紹介
  2.1 二酸化チタン(TiO2)
  2.2 チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)
  2.3 シリコンカーバイド(SiC)

3.TiO2の物性
  3.1 キャリア再結合
  3.2 不純物と欠陥
  3.3 光触媒活性

4.SrTiO3の物性
  4.1 キャリア再結合
  4.2 不純物と欠陥
  4.3 構造最適設計

5.SiCの物性
  5.1 ポリタイプ
  5.2 キャリア再結合
  5.3 不純物と欠陥
  5.4 光触媒活性
  5.5 水分解の様子
  5.6 耐久性とTiO2とのタンデム化

6.他材料との比較と将来展望
  6.1 他の半導体光触媒
  6.2 TiO2・SrTiO3およびSiCの可能性

7.まとめ

□ 質疑応答 □