先端物理化学特論Ｃのシラバス情報
| 科目名称 Course title(Japanese) |
先端物理化学特論Ｃ | 科目番号 Course number |
72CHPHC603 | |
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| 科目名称（英語） Course title(English) |
Advanced Physical Chemistry C | |||
| 授業名称 Class name |
先端物理化学特論Ｃ | |||
| 教員名 | 寺島 千晶 |
|---|---|
| Instructor | Chiaki Terashima |
| 開講年度学期 | 2022年度 前期 |
|---|---|
| Year/Semester | 2022 First Semester |
| 曜日時限 | 水曜1限 |
|---|---|
| Class hours | Wednesyday, 1st Period |
| 開講学科 Department |
理工学研究科 先端化学専攻 Department of Pure and Applied Chemistry, Graduate School of Science and Technology |
|---|---|
| 外国語のみの科目 （使用言語） Course in only foreign languages (languages) |
- |
| 単位 Course credit |
2.0 | 授業の主な実施形態 Main class format |
対面授業/On-site class |
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| 概要 Descriptions |
本専攻のディプロマ・ポリシーに定める「各専門分野に応じた高度な専門知識」を身につけるための科目です。 環境材料の１つである酸化チタン光触媒の基礎を学ぶとともに、環境浄化からエネルギー生成まで幅広く実用化または応用研究されている光触媒について光化学、触媒化学、電気化学などの観点から理解を深める。 The objectives of the course are to acquire the high-level expert knowledge in each specialized field within the Department of Pure and Applied Chemistry, stipulated by the diploma policy of the Department. The objectives of the course are to learn the basics of titanium dioxide photocatalysts, which is one of the environmental and energy related materials, and to understand well from the viewpoints of photochemistry, catalytic chemistry, and electrochemistry. |
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| 目的 Objectives |
新しい機能をもつ物質を発見するためにどのように研究を進めるのかを学び、物質科学の面白さを理解する。 Learn how to proceed with research to discover new substances with unique functions, and understand how interesting material science is. |
| 到達目標 Outcomes |
１．酸化チタン光触媒の原理について説明できる。 ２．光触媒を用いた環境浄化（空気浄化、水浄化など）について説明できる。 ３．光触媒を用いた人工光合成（水分解、二酸化炭素の分解）について説明できる。 1. To explain the principle of titanium dioxide photocatalyst. 2. To explain the environmental purification in air and water using of photocatalyst. 3. To explain the artificial photosynthesis of water splitting and CO2 reduction using of photocatalyst. |
| 履修上の注意 Course notes prerequisites |
| アクティブ・ラーニング科目 Teaching type（Active Learning） |
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|---|---|---|---|
| 課題に対する作文 Essay |
〇 | 小テストの実施 Quiz type test |
〇 |
| ディベート・ディスカッション Debate/Discussion |
グループワーク Group work |
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| プレゼンテーション Presentation |
反転授業 Flipped classroom |
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| その他（自由記述） Other（Describe） |
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| 準備学習・復習 Preparation and review |
配布資料等を利用し、準備学習と復習を実施することが講義内容の理解に資する。（準備学習と復習を合わせて4時間程度を目安とする。） 具体的な事項については、授業の中で指示する。 Use the handouts for preparation and review, as these contribute to understanding the lecture content. (Combined preparation and review should take about four hours.) Preparatory schoolwork and review will be designated during class. |
|---|---|
| 成績評価方法 Performance grading policy |
講義時間内の小テスト（５点＊４回＝２０点）および講義終了後のレポート（８０点） [フィードバックの方法] 課題の解答例については、その授業時間内あるいは次回の授業時に解説する。 Quiz during the lecture time (5 points * 4 times = 20 points) and report after the lecture (80 points) [Feedback] Example solutions will be explained during the lesson or in the next lesson. |
| 学修成果の評価 Evaluation of academic achievement |
・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている ・A：到達目標を十分に達成している ・B：到達目標を達成している ・C：到達目標を最低限達成している ・D：到達目標を達成していない ・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している ・S：Achieved outcomes, excellent result ・A：Achieved outcomes, good result ・B：Achieved outcomes ・C：Minimally achieved outcomes ・D：Did not achieve outcomes ・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation |
| 教科書 Textbooks/Readings |
・教科書を使用する場合は、MyKiTS(教科書販売サイト)から検索・購入可能ですので以下のURLにアクセスしてください。 https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/ ・Search and purchase the necessary textbooks from MyKiTS (textbook sales site) with the link below. https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/ |
| 参考書・その他資料 Reference and other materials |
特に指定しない。 Nothing special |
| 授業計画 Class plan |
第１回：酸化チタンとは 代表的な光触媒材料である酸化チタンの結晶構造、特性、合成方法などについて説明する。 第２回：光励起半導体の基礎理論 半導体中の電子エネルギーと光吸収による励起過程（電子移動反応）を説明し、本多－藤嶋効果について理解する。 第３回：酸化チタン光触媒の反応機構 酸化チタン表面で起きる酸化・還元反応と、それによって生じるラジカル種の関係について説明し、 有機物の光触媒酸化分解反応の機構について理解する。 第４回：酸化チタン光触媒の高活性化 酸化チタン光触媒の活性に影響を与える因子と高活性化するための手法について説明する。 第５回：光触媒の固定化方法 溶液法と乾式法による酸化チタン薄膜の作製について説明する。 第６回：酸化チタン薄膜の光誘起親水化現象 固体表面の濡れ性について説明し、酸化チタン薄膜表面で起こる構造変化と光誘起親水化について理解する。 第７回：光触媒による環境浄化 酸化チタン光触媒を用いた空気浄化、水浄化、セルフクリーニングについて説明する。 第８回：酸化チタン光触媒の医療・バイオへの応用 酸化チタン光触媒を用いた抗菌・抗ウイルス効果や癌治療などへの応用を目指した研究について説明する。 第９回：酸化チタン光触媒の可視光応答化 酸化チタン光触媒の可視光応答へ向けた試みや実用例について説明する。 第１０回：光触媒材料の開発 酸化チタン以外の光触媒材料について説明する。 第１１回：水分解光触媒による水素生成（ソーラーハイドロジェン） 光触媒を用いた水分解の原理と紫外・可視光応答型の水分解光触媒について説明する。 第１２回：光触媒による二酸化炭素の分解 光触媒を用いた二酸化炭素の光分解の原理と人工光合成研究について説明する。 第１３回：光触媒以外の酸化チタンを用いた太陽エネルギー利用 色素増感太陽電池を中心にして太陽電池材料について説明する。 第１４回：光触媒研究の最新動向 発展し続けている光触媒研究について最近のトピックスを理解する。 第１５回：総括 これまでの内容を総括することで光触媒科学の全体像を整理・理解する。 1. Introduction of titanium dioxide The crystal structure, characteristics, synthesis method, etc. of titanium oxide, which is a typical photocatalytic material, will be described. 2. Basic theory of photoexcited semiconductors Explain the excitation process (electron transfer reaction) by electron energy and light absorption in semiconductors, and understand the Honda-Fujishima effect. 3. Reaction mechanism of titanium dioxide photocatalyst Explain the relationship between the oxidation / reduction reaction that occurs on the surface of titanium dioxide and the radical species, and understand the mechanism of the photocatalytic oxidative decomposition reaction of organic substances. 4. High activation of titanium dioxide photocatalyst Factors that affect the activity of titanium dioxide photocatalyst and methods for high activation will be described. 5. Photocatalyst immobilization method The preparation of the titanium dioxide thin film by the solution method and the dry method will be described. 6. Photoinduced super-hydrophilic phenomenon of titanium dioxide thin film The wettability of solid surfaces is explained, and the structural changes and photoinduced super-hydrophilic property that occur on the surface of titanium oxide thin films are understood. 7. Environmental purification with photocatalyst Air purification, water purification, and self-cleaning using a titanium dioxide photocatalyst will be described. 8. Application of titanium dioxide photocatalyst to medical and biotechnology The recent research and application to antibacterial and antiviral effects and cancer treatment using titanium oxide photocatalyst are explained. 9. Visible light activities of titanium dioxide photocatalyst Attempts and practical examples of the titanium dioxide photocatalyst for visible light response will be described. 10. Development of photocatalytic material A photocatalytic material other than titanium dioxide will be described. 11. Hydrogen generation by water splitting photocatalyst (solar hydrogen) The principle of water splitting using a photocatalyst and the ultraviolet / visible light responsive water splitting photocatalyst will be described. 12. Reduction of carbon dioxide by photocatalyst The principle of photodecomposition of carbon dioxide using a photocatalyst and artificial photosynthesis research will be explained. 13. Utilization of solar energy using titanium dioxide other than photocatalyst The solar cell materials will be described with a focus on dye-sensitized solar cells. 14. Latest trends in photocatalyst research Understand recent topics about evolving photocatalytic research. 15. Summary By summarizing the contents so far, we will organize and understand the whole picture of photocatalytic science. |
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| 教職課程 Teacher-training course |
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| 実務経験 Practical experience |
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| 教育用ソフトウェア Educational software |
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| 備考 Remarks |
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| 997B305 |
