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エネルギー変換型光触媒

書籍情報
シリーズ名化学の要点シリーズ 【21】巻
ISBN978-4-320-04462-3
判型B6 
ページ数136ページ
発行年月2017年06月
本体価格1,700円
エネルギー変換型光触媒 書影
エネルギー変換型光触媒

 近年,エネルギー問題,環境問題への懸念から,再生可能エネルギー,なかでも資源量の大きい太陽エネルギーの利用への関心が高まっている。本書で取り上げる「エネルギー変換型光触媒」とは,光のエネルギーを化学エネルギーに変換するための光触媒であり,人工光合成(Artificial photosynthesis)型光触媒とも呼ばれる。太陽エネルギーを化学エネルギーに直接変換して利用することは,これまで植物による光合成でしか成し得なかったものであるが,人工的な化学プロセスで効率よく行うことができれば,将来の人類が必要とするエネルギーを支える大きな可能性をもつ。
 固体光触媒は半導体材料からなり,その科学技術は触媒化学のみならず,固体物理,半導体物性,電気化学など広い学術分野にまたがる。本書ではエネルギー変換型の固体光触媒について,難解な式や理論には極力踏み込まずに,その歴史や基本的概念から先端の研究開発事例までをまとめている。
 第1章では光触媒の概要,第2章では物理化学的な原理,第3章では半導体光触媒の特性の評価指針,第4章では実際に用いられる酸化物,窒化物,硫化物などの具体的な半導体材料群や光触媒反応で重要な役割を果たす助触媒の代表例を取り上げる。最後に第5章では光触媒反応を電気化学的,速度論的観点から具体例を解説する。

目次

第1章 光触媒概論
1.1. はじめに
1.2. 光触媒の歴史
1.3. 光触媒によるエネルギー変換法
1.4. 太陽光の有効利用

第2章 エネルギー変換型光触媒の原理
2.1. 半導体のバンド構造
2.2. フェルミ準位・不純物半導体
2.3. 半導体の接合
2.4. 半導体と電解液との界面

第3章 半導体光触媒の特性
3.1. 光子のエネルギー
3.2. 量子収率
3.3. 太陽エネルギー変換効率
3.4. 光触媒の理論太陽エネルギー変換効率
3.5. 二段型光触媒
3.6. 水分解活性の評価

第4章 光触媒・光電極材料の設計と実例
4.1. 水分解用光触媒に求められる熱力学的条件
4.2. 可視光応答性光触媒材料
4.3. 光触媒による水の分解反応
4.4. 光電極による水の分解反応

第5章 水の分解反応の反応機構と速度論的検討
5.1. 光触媒反応の時間スケール
5.2. 電気化学的立場から見た光触媒反応
5.3. 光量と助触媒担持量
5.4. 水素・重水素同位体効果
5.5. 活性化エネルギー

参考文献

コラム目次
1 水素エネルギーシステム
2 太陽光エネルギーと水による二酸化炭素の還元反応
3 エネルギーキャリア・二次電池
4 ポテンショスタット/ガルバノスタット
5 遷移金属ドーピング光触媒
6 フラックス法による高品質な金属酸化物・(酸)窒化物結晶粒子および結晶薄膜の作製
7 触媒微粒子の担持法と分散性
8 (光)電気化学的手法によるコア/ シェル型Rh / Cr2 O3 水素生成助触媒の機能解明
9 時間分解過渡吸収分光法によるキャリアダイナミクスの解明