利用報告書 / User's Reports


【公開日:2024.07.25】【最終更新日:2024.03.29】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23HK0034

利用課題名 / Title

水中光合成によるナノ材料の作製

利用した実施機関 / Support Institute

北海道大学 / Hokkaido Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用(ARIM事業参画者以外)/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】(主 / Main)計測・分析/Advanced Characterization(副 / Sub)-

【重要技術領域 / Important Technology Area】(主 / Main)次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials(副 / Sub)-

キーワード / Keywords

電子顕微鏡/ Electronic microscope,電子分光/ Electron spectroscopy,ナノ粒子/ Nanoparticles


利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名(課題申請者)/ User Name (Project Applicant)

張 麗華

所属名 / Affiliation

北海道大学大学院工学研究院エネルギー・マテリアル融合領域研究センター

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

大多亮,鈴木啓太,吉田すずか

利用形態 / Support Type

(主 / Main)機器利用/Equipment Utilization(副 / Sub)-


利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

HK-101:ダブル球面収差補正走査透過型電子顕微鏡
HK-201:X線光電子分光装置


報告書データ / Report

概要(目的・用途・実施内容)/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

Based on our early research work, a new pathway of producing variety of metal oxides nanocrystallites (NCs) was reported, which we call it SPSC (Submerged Photo-Synthesis of Crystallites) method. The main content of this project is to study the characteristics of the nanoparticles obtained by SPSC method. 

実験 / Experimental

The SPSC experiment was conducted by submerge metal plate W in H2O2 solution under UV illumination. After that, morphologies of the NCs was observed by a FE-SEM and TEM (JEM-2000FX). The nanoparticles were characterized using an X-ray photoelectron spectroscopy (XPS, JEOL, JPS-9200), and a Cs-corrected Scanning Transmission Electron Microscope (Titan3 G2 60-300). 

結果と考察 / Results and Discussion

Cu-doped WO3·H2O was successfully fabricated via SPSC method. With different doping amounts, four kinds of products were generated. i) WO3·H2O, ii) no precipitation, iii) gel, and iv) precipitation/recrystallization phase stages according to the mol% of doped Cu . Stage (i) yielded darken yellow solution, which turns into bland yellow and eventually blue color through stage (ii-iv). Through this representation, we emphasize the deficient and excessive Cu doping with respect to the stoichiometric of WO3·H2O, which anticipates their distinct structure and thus contrasting light absorption response. The WO3·H2O unit cell is visualized as a binary corner-sharing WO3 tetrahedra layers that are stacked and held together by interlayer H2O molecules. While preserving the WO3 tetrahedra connectivity, deficiency can be achieved by Cu substitution on the W site and the creation of O-site vacancies (stage (i)). Excessive doping accommodates Cu to reside in the H2O interlayer, thus locally disrupting the continuity of WO3 binary layers network and leading to a structural change.

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項(参考文献・謝辞等) / Remarks(References and Acknowledgements)

M. Jeem, A. Hayano, H. Miyashita, M. Nishimura, K. Fukuroi, H.-I. Lin, et al. Advanced Materials 2023, Pages 2305494.


成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング(DOIのあるもの) / DOI (Publication and Proceedings)
  1. Hsueh-I Lin, Submerged Photosynthesis of Molybdenum–Tungsten Nanostructures for Supercapacitor Application, ACS Applied Nano Materials, 6, 8325-8334(2023).
    DOI: 10.1021/acsanm.3c00572
  2. Melbert Jeem, Defect Driven Opto‐Critical Phases Tuned for All‐Solar Utilization, Advanced Materials, 35, (2023).
    DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202305494
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
  1. Zhehan Yu, Shilei Zhu, Lihua Zhang, Seiichi Watanabe. Submerged Photosynthesis of TiO2-CuO Hetero-nanoparticles for the Solar Photoelectrolysis of Multiple Environmental Hazardous Substances. 15th Pacific Rim Conference of Ceramic Societies (PACRIM15). 2023.11. Shenzhen, China.
  2. 林學毅,張麗華,渡辺精一.マルチ元素ナノ酸化物の一括水中結晶光合成.令和5年度日本顕微鏡学会北海道支部学術講演会.2023年12月9日
  3. 宮下弘渡,張麗華,渡辺精一.紫外・赤外光の同時利用による水中結晶光合成を用いたタングステン酸ナノ結晶の制御作製.令和5年度日本顕微鏡学会北海道支部学術講演会.2023年12月9日
  4. 袋井 航平,林 學毅,張 麗華,渡辺 精一.水中結晶光合成法により作製したタングステン酸の光電気化学的評価.2023年金属学会秋期(第173回)講演大会.2023.9.19
  5. 西村 真拓,張 麗華,渡辺 精一.水中結晶光合成を用いたワンポット光機能デバイス作製.2023年金属学会秋期(第173回)講演大会.2023.9.19
  6. 林學毅,張 麗華,渡辺 精一.マルチ元素ナノ酸化物の一括水中結晶光合成.2023年金属学会秋期(第173回)講演大会.2023.9.19
  7. 宮下弘渡,張 麗華,渡辺 精一.紫外・近赤外光の同時利用による水中結晶光合成を用いたタングステン酸ナノ結晶の制御作製.2023年金属学会秋期(第173回)講演大会.2023.9.19
特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications:0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents:0件

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