京都大学ELCAS(エルキャス)

平成27年度以前のレポート

物質化学とエネルギー創成

物質化学とエネルギー創成の2014年12月6日の内容はこちら

実習指導

阿部 竜  (工学部/工学研究科 物質エネルギー化学専攻 教授)
東 正信  (同 助教)

チューター

国奥 広伸   (工学研究科 物質エネルギー化学専攻 博士1年)
和田 江美子  (同 博士1年)
辻 晧平  (同 修士2年)
山中 雄太  (同 修士2年)
藪内 優賀 (工学部 学部4年)

ボランティア

冨田 修 (工学研究科 物質エネルギー化学専攻 研究員)

実施場所

桂キャンパスA2棟404

実習内容

光触媒を用いた水分解の研究背景について説明したあと、実際に光触媒を使った以下の3つの実験を行った。 (1)酸化チタン、酸化タングステン電極を用いた水分解 紫外光応答型の酸化チタン電極と可視光応答型の酸化タングステン電極を作成し、光の種類(紫外光と可視光)による水分解速度の違いを観察した。、 (2)酸化チタン光触媒を用いた水素生成反応 電子受容体としてメタノール、助触媒前駆体として塩化白金酸を含む水溶液に酸化チタン粉末を分散させ、紫外光を照射した。生成した水素を水上置換により捕集し、ライターで燃焼させ水素の確認をおこなった。また、電子受容体と助触媒の役割について説明した。 (3)酸化チタン光触媒を用いた有機物分解 光触媒の利用例として、水分解のほかに有機物(色素)の分解を行った。酸化チタン膜を作成し、そこに色素を塗布した後、一部をマスキングした。紫外光を照射し、光が当たったところとそうでないところの色の変化について観察した。

実習2
行った実験のデータについて
議論をしている様子

実習1
阿部先生から
アドバイスを受けている様子


実習3
作花研のドクターに電話をして
実験結果について質問している様子


受講生の感想

  • 光触媒の凄さがわかった。電気エネルギーなしに、水の電気分解ができるのはすごいなと思いました。実験が楽しくて、宇宙物理に興味があったが、化学にもすごい興味がわいてきました。実験したモノもすごかったですが、さらに実験を重ねていることに尊敬しました。例えば、紫外光しか使えなかったのを可視光線でも反応が起こるようにしているのはすごいなと思いました。今日は本当に楽しかったです。ありがとうございました。
  • はじめ「光触媒」と聞いて、全然ピンとこなかったけど、先生の講義を聞いたり、学生の方々と実験をしたりして、水素ができてクリーンなエネルギーができると聞いて「光触媒」のすごさがよくわかった。酸化チタンの実験では、ガラス棒を使って伸ばすのに失敗して、水素がでるか心配だったけど、発生して嬉しかった。しかもTaONという物質を使うと、可視光でも水素が出ると聞いて、これが広まれば化石燃料を使わなくてもいいので、本当にすごいと思った。光を当てて文字が出る実験では日焼けと同じ原理なのかなと思った。学生の方のわかりやすい説明で実験のないようもよくわかった。次回の実験もとても楽しみです。
  • ELCASは今まで講義ばかりで難しかったけど、今日は実験という今までにないことができて、これまでで一番楽しかったです。学校の化学や課題研究の時間で、電気分解や波長に関する話は知っていたけれど、今日初めて知ることができたことがたくさんあった。何より、京都大学で最先端の装置を使って実験ができるのは新鮮でした。燃料電池等、電気を作ることだけに注目していたけど、水素がでることに注目するのは初めてでした。今日はかなり面白かったので、次も楽しみです。
  • 今回のELCASは、講義を聞くだけじゃなくて、自分も実験に参加できてとても楽しかったです。メチレンブルーを脱色する実験では、光触媒の文字の部分だけ色が抜けず、うまくいってホッとしました。大学生の人ともたくさん話せました。水を分解して水素を作る実験では、ポンっと音が鳴って水素が出ていることをちゃんと確認できました。最後の実験では、紫外線だけでなく可視光線でも水素が発生したのが嬉しかったです。今日は大学生ともたくさん面白い話をして実験も楽しかったです。次も楽しみです。
  • 『酸化チタン光電極を用いた水分解』  酸化タングステンに紫外線を当てた場合と、可視光を当てた場合の白金線からの気体が出てくる量が明らかに違って、驚きました。どの物質を触媒として使うかによって反応が大きく変わるということがよくわかって面白かったです。 『酸化チタン光触媒を用いた有機物の酸化反応』  学校では使えないような機会や器具を使わせて頂きました。自分の作った基板で、酸化反応をみることができて、とても嬉しかったです。 『白金を担持した酸化チタン光触媒を用いたメタノール水溶液からの水素生成』  実験も面白かったですが、入試に向けてのお話や、大学生活についてのお話をたくさん聞けてよかったです。 今日は、とてもいい経験ができました。次回も楽しみです。
  • 光触媒」と聞いてピンとこなかったが、実際に水素が発生するところを見て感動した。電子が光エネルギーによって励起するのは知っていたが、その時にホール(h+)ができること、そこで酸化還元反応が起こっているということを知って良かった。  触媒には酸化物が多いということに気がついた。TiO2とかWO3とか。いますごい(?)のが、Nが入っている材料と聞いて、他にどんなものを入れたら効率良くなるのかなと思った。研究はもっとおカタいイメージがあったが、意外とユルい感じで楽しかった。いろんなものが作れて楽しかった。次も楽しみだ
  • 「光触媒」という単語を聞いた時、難しそうだと思った。その言葉も聞いたことがあったけれど、きちんと分かっていなかったので良い機会だった。電気分解する時に水よりエタノールを使った方が、エネルギーが少なくて済むのを知った。媒介と太陽光で電気分解ができ、電気がなくてもできるんだと思った。酸化チタンペーストを初めて作った。アセチルアセトンを加えるとはじくようになって、トリトンX−100を加えると水が少なくなった。酸化チタンペーストを500℃で焼いて固定して、それと白金線を水に入れると、白金線の方から水素ができた。酸化チタンペーストを塗ったものだと少ししかでなかったけど、可視光も吸収する材料でやると、倍くらいの水素が出てきたので、可視光を吸収することは大きいんだなと思った。メチレンブルーを塗って、光を当てると酸化した部分は白くなって面白かった。
  • 本日は、普段できない特殊な装置を用いた実験をさせてもらい、いい体験になりました。難しいことが多かったですが、自分でもわかる部分があり、大体の実験の目的や流れは理解できたと思います。最初に体験させてもらった光触媒を用いた水素の発生実験では、どうしたら効率が良く水素を発生させることができるか、という質問をされたときにその場で答えることができなかったですが、後で思いついたことで、鏡を使って一つの光をいろんな方向から当てると効率良く水素を発生できるのではないかと思いました。本日は楽しく、興味深い実験をさせていただき、ありがとうございました。

平成27年度以前の
実施レポート

年度別の実施レポート