助成番号
研 究 成 果 報 告 書（国立情報学研究所の民間助成研究成果概要データベース・登録原稿）
研究テーマ（和文） ＡＢ

活性部位の原子レベル厳密組成制御技術を駆使した高活性水分解光触媒の創製

研究テーマ（欧文） ＡＺ

Creation of high activity photocatlyst using precise loading of Au clusters

研究氏
代表名
者

ｶﾀｶﾅ ＣＣ姓）クラシゲ

名）ワタル

研究期間 Ｂ

２０１５～ ２０１６年

漢字 ＣＢ

藏重亘

報告年度 ＹR

２０１５年

Wataru

研究機関名

東京理科大学

ﾛｰﾏ字 ＣＺ Kurashige

研究代表者 ＣＤ
所属機関・職名

東京理科大学理学部第一部応用化学科・助教

概要 ＥＡ (600 字～800 字程度にまとめてください。)
水分解光触媒材料は多くの場合、半導体光触媒と助触媒ナノ粒子から構成されており、それらの高活性化には、半導体光触媒自体はもとより、助触媒ナノ粒子に改良を加えることも非常に有効な手段である。我々は最近、グルタチオン保護 Au 25 クラスター（Au 25 (SG) 18 ）を前駆体として用いることで、極めて微小な金クラスター（1.2 ± 0.3 nm）を水分解 BaLa 4 Ti 4 O 15 光触媒上に単分散で担持し、それにより、従来法にて大きな金ナノ粒子（10 − 30 nm）が担持された BaLa 4 Ti 4 O 15 よりも 2.6 倍高い光触媒活性を創出することに成功した。本研究では、微細サイズ領域における原子精度での助触媒サイズ効果の解明に向けて、一連の Au n (SG) m クラスターの BaLa 4 Ti 4 O 15 上への精密担持に取り組んだ。その結果、金クラスターを BaLa 4 Ti 4 O 15 上に精密担持するためには、安定性の高いクラスターを前駆体に用いることが非常に重要であることが明らかになった（図 1）。本研究より得られた知見は、本複合系はもとより、本系と同様に担持金属クラスターが活性点となりうる、他の光触媒や燃料電池などの高活性化に対しても有用な情報になり得ると期待される。また本研究より、Au n −BaLa 4 Ti 4 O 15 では Au NP −BaLa 4 Ti 4 O 15 と比べて、表面の金 1 原子当たりの活性が大きく減少していることが強く示唆された。助触媒の超微細化に伴う活性向上については、こうした活性低下を上回る効率で表面金原子数を増加させていることが主要因であると結論した。今後は、これら Au n −BaLa 4 Ti 4 O 15 について、最高活性を比較することが必要であろう。そうすれば、高活性創出に対する最適な金クラスターサイズを見いだすことができるであろう。今後、本複合系における構造—物性相関が明らかにされ、更なる高活性化に対して明確な設計指針が得られることが期待される。

キーワード ＦＡ

金クラスター

図 1. 微小金クラスターの精密担持. 精密担持には、安定クラスターの助触媒利用が極めて重要である.

光触媒

助触媒

（以下は記入しないでください。）
助成財団ｺｰﾄﾞ ＴＡ

研究課題番号 ＡＡ

研究機関番号 ＡＣ

シート番号- 1 -精密担持発表文献（この研究を発表した雑誌・図書について記入してください。）
論文標題ＧＢ

Controlled Loading of Small Au n Clusters (n = 10− 39) onto BaLa 4 Ti 4 O 15 Photocatalysts:
Toward an Understanding of Size Effect

著者名 ＧＡ

Y. Negishi, W. 雑誌名 ＧＣ
Kurashige, et al.

雑誌

ページ ＧＦ11224～11232

発行年 ＧＥ

J. Phys. Chem. C
201

5

巻号 ＧＤ

119

論文標題ＧＢ
雑誌

著者名 ＧＡ
ページ ＧＦ

雑誌名 ＧＣ～発行年 ＧＥ

巻号 ＧＤ

論文標題ＧＢ
雑誌

著者名 ＧＡ
ページ ＧＦ

雑誌名 ＧＣ～発行年 ＧＥ

巻号 ＧＤ

発行年 ＨＤ

総ﾍﾟｰｼﾞ ＨＥ

発行年 ＨＤ

総ﾍﾟｰｼﾞ ＨＥ

著者名 ＨＡ
図書

書名 ＨＣ
出版者 ＨＢ
著者名 ＨＡ

図書

書名 ＨＣ
出版者 ＨＢ

欧文概要 ＥＺ

Recently we succeeded in loading small monodisperse gold clusters (1.2 ± 0.3 nm) asco-catalysts on a BaLa4 Ti4 O 15 photocatalyst using a glutathione-protected Au25 cluster(Au25 (SG) 18 ) as a precursor; and the photocatalytic activity of this photocatalyst was 2.6
times as high as that of photocatalyst loaded large gold nanoparticles (10 − 30 nm). In thisstudy, the controlled loading of ultrasmall Au clusters onto BaLa 4 Ti4 O 15 using various
Aun (SG) m clusters (n = 10, 15, 18, 22, 25, 29, 33, 39) was investigated. That is why, wecould reveal that the use of high stable cluster as precursor is very important for loading of
the Au clusters precisely. In addition, the origin of the improved photocatalytic activity
owing to the ultra-miniaturization of the co-catalyst was considered based on thephotocatalytic activities of photocatalysts of this study. The results suggested that theactivity per gold atom on the surface decreased owing to the ultra-miniaturization of theco-catalyst and that the origin of the improved activity is the increase in the number ofsurface gold atoms at a rate that overcomes the reduction effect in their activity. The
findings of this study are expected to be useful for attaining high activities not only for thecurrent system but also for other photocatalytic systems and fuel cells, whereby the loaded
metal clusters act as the activity sites, similarly to those in the current system.

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