京都大学,東京工業大学,大阪大学,東北大学,科学技術振興機構(JST)

※プレスリリース資料1ページ目の図のキャプションの一部に誤りがあったため、差し替えました(令和4年8月4日)。

令和4年8月3日

京都大学
東京工業大学
大阪大学
東北大学
科学技術振興機構(JST)

無機化合物の2つの基本構造の共存と制御を達成

~環境浄化や人工光合成の実現に向けた新たな材料設計指針を提示~

NaCl(塩化ナトリウム)に代表される岩塩型構造とCaF(フッ化カルシウム)に代表される蛍石型構造は、無機化合物において、最も基本的な結晶構造です。また、岩塩構造の層(岩塩層)を持つ化合物や蛍石型構造の層(蛍石層)を持つ化合物も数多く知られています。

京都大学 大学院工学研究科の加藤 大地 助教、阿部 竜 同教授、陰山 洋 同教授、東京工業大学 理学院化学系の八島 正知 教授、大阪大学 大学院工学研究科の佐伯 昭紀 教授、東北大学 大学院工学研究科の高村 仁 教授らの共同研究グループは、この2つの構造ユニットを共存させ、制御できることを発見しました。同グループは、光触媒として知られていた酸塩化物Bi1217Clの構造解析を行い、蛍石型構造に似た構造を持つ蛍石層(蛍石ユニット)の中に部分的に岩塩型構造に似た構造を持つ岩塩ユニットが内包されることで、波打った構造を持つことを見いだしました。加えて、フッ素を挿入する反応を行い、岩塩ユニットと蛍石ユニットの複合パターンを変化させ、構造を平坦化させることで光触媒活性が最大6倍と大幅に向上しました。本成果は、無機化合物の新しい構造の構築と制御法を示したものであり、今後、この2つの基本構造を自在に組み合わせることが可能になれば、新しい機能性材料の開発につながることが期待できます。

本研究成果は、2022年8月2日(現地時刻)に国際学術誌「Advanced Functional Materials」のオンライン版に掲載されます。

本研究は、科学技術振興機構 戦略的創造研究推進事業 さきがけ「ローンペアの自在配列制御による低次元性・低対称性物質の創成」(JPMJPR21A5)、CREST「ヒドリド含有酸化物を活用した電気化学CO還元」(JPMJCR20R2)、JSPS Core-to-Core Program「エネルギー変換を目指した複合アニオン国際研究拠点」(JPJSCCA20200004)、研究活動スタート支援(JP21K20556)、基盤研究(A)(JP20H00398)、特別推進研究(JP22H04914)、文部科学省 科学研究費助成事業 新学術領域研究「複合アニオン化合物の創製と新機能」(16H06438、16H06439)、Seventh framework programme of the European Community-ESTEEM2の支援を受けました。

中性子回折、放射光X線回折、中性子TOF回折実験は、それぞれthe National Institute of Standards and Technology、SPpring-8のBL02B2ビームライン(課題番号2022A1081、2020A1669)、J-PARCセンターのiMATERIA(課題番号2020A0085、2020PM2002)にて行いました。

<プレスリリース資料>

<論文タイトル>

“Bi12O17Cl2 with a sextuple Bi-O layer composed of rock-salt and fluorite units and its structural conversion through fluorination to enhance photocatalytic activity”
DOI:10.1002/adfm.202204112

<お問い合わせ先>

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