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セミナーポイント
■はじめに
エネルギー・環境問題の解決策の一つとして、光触媒材料を用いた太陽光エネルギー変換、いわゆる人工光合成が注目されています。大学における基礎研究だけでなく、民間企業においても「光触媒」に関する研究開発がますます盛んになっているように感じます。光触媒反応は、極言すれば「光を当てると化学反応が進行する」という一見シンプルな現象です。しかし、実際には半導体内部での物理、固液界面での化学反応・物理化学現象が関与する複合的な領域であり、その原理原則をすっきりと理解するのは相当に難しいと言えます。また別の課題として、光触媒を用いたエネルギー変換はまだ大規模な社会実装には至っていません。そのため、例えばバッテリーや太陽電池のような既に産業としてある程度確立した分野と比べると、そもそもの実験の方法論なども統一されているわけではありません。こうした分かりにくさは、新たに参入する場合の障壁になっていると思われます。
このセミナーでは、主に水分解反応を例として取り扱い、光触媒反応・光電気化学反応に関する原理的な側面から、
実際に研究室規模での実験を開始する際の具体的なノウハウまで、基礎的な内容を概説します。
■想定される主な受講対象者
・光触媒や人工光合成関連の研究開発に興味のあるまたは従事している方
・光触媒反応、光電気化学反応の基礎理論を習得したい方
・光触媒反応、光電気化学反応の実験方法や必要設備について知りたい方
・人工光合成分野の最近の研究例を知りたい方
・新規材料の開発を検討している方
■必要な予備知識
基礎から説明しますので、「光触媒」に関する特別な予備知識は前提としません。
理工学系のバックグラウンド（特に物理化学・触媒化学・光化学など）があることが望ましいですが、
マストではありません。
■本セミナーに参加して修得できること
・人工光合成研究の背景にある社会的要請
・光触媒反応、光電気化学反応の基礎原理
・実験室規模での具体的な実験方法
・光触媒材料の開発で重要となるポイント
・人工光合成関連の最近の研究事例
セミナー内容
1. 序論：背景と基礎知識
1) 光触媒研究の背景
2) 「光触媒」とは？ 「熱触媒」との違い
3) 「人工光合成」とは
4) 色々な「効率」
2. 光触媒反応の理論と実験
1) 半導体の基礎
2) 光触媒反応の原理
3) 評価方法
a. 一般的な測定セットアップ
b. 犠牲試薬
c. 助触媒
d. 量子効率測定
4) 実験上の注意点
3. 光電気化学反応の理論と実験
1) 金属電極の電気化学
2) 半導体電極の光電気化学
3) 太陽電池＋電解槽との比較
4) 評価方法
a. 電極作製方法
b. 一般的な測定セットアップ
c. 量子効率 (IPCE)測定
d. 生成物分析
5) 実験上の注意点
4. 光触媒の開発例と課題点
1) 光触媒材料開発のポイント
a. バンドギャップ
b. 耐久性
c. 化学反応のキネティクス
d. 反応開発・デバイス開発
2) 光触媒としてよく使われる半導体材料
3) ナローギャップ材料の開発
4) 保護層
5) 助触媒関連の開発
6) 反応溶液の設計
7) 反応開発
8) 材料開発例の紹介
9) デバイス開発例の紹介
5. まとめと今後の展望
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