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ＣａＦ２（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Ｂｉ１２Ｏ１７Ｃｌ２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ＣＯ２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＞

（英文）“Bi12O17Cl2 with a Sextuple Bi-O Layer Composed of Rock-Salt and Fluorite Units and its Structural Conversion through Fluorination to Enhance Photocatalytic Activity”

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