「光触媒がわかれば化学がわかる・化学がわかれば光触媒がわかる」と大胆なテーマでやる環境触媒化学特論I（おそらく環境物質科学専攻開講講義のうちで「化学」がはいっている2つのうちの1つ（もうひとつは「環境触媒化学特論II」））の最終年度の講義を受講していただきありがとうございました．光触媒だけではなく，化学の根幹である熱力学と速度論（動力学）のエッセンスをすこしでも伝えられたかなと思っています．おおくの受講生にとって「キラーカード」ということばが印象にのこったようです．「研究とはじぶんの主張に対するキラーカードをつぶすこと」というのはある意味で真理です．なお，「キラーカード」というのはわたしの造語で，論理学では「反証（contrary (counter) evidance）」であることをおわすれなく．では，みなさんがいい修士論文を完成されることを祈っています．

《けろっぴ》 伝導体と価電子帯のはなしから，実際の酸化チタンなどの話へと移り，そこで光励起とほかの励起の厳密な違いなど難しいところが多かったです（「伝導体」じゃなくて「伝導帯」です）

《K》 ギブス自由エネルギーで反応の進行を予想できるということは化学反応においては普遍的なルールだと思っていたので，光化学反応ではそれが当てはまらないということが衝撃でした．（衝撃．．．ですか．だけど．光合成って知ってますよね．これはギブズエネルギー変化が正の反応で，地球上でおこっている最大規模の化学反応ですよ）

《対々和三暗刻》 先日当面の研究テーマが決まり，光電極を用いた実験を行うことになったので，講義資料34枚目の内容はもう一度勉強しなおそうと思いました． というか熱力学そのもの1から勉強し直します．（【学生番号がまちがってます】なるほど．．．光電極系は「電位」というべつのパラメータがはいってくるので，状況はさらに複雑になります） ▼いい質問が思いつかなかったので，先生の好きな野球選手を教えてください， ちなみに僕は現ホークス二軍監督小久保さんです（名古屋の焼肉屋で偶然会ったことがあります（自慢）） ▲この講義では，分子環境学特論Iとちがって質問は必須ではありません．すきな選手はいません．あったことがあるのは稲葉篤紀です（札幌の焼肉屋であったことがあります＝野球関係者は焼肉がすき）．

《Alarm Clock》 In this class, I learned the principle of photocatalytic reaction and the meaning of conduction band, valence band, and energy gap. The electrons in the valence band "derail", there are more electrons in the conduction band, and one less electron in the valence band, so the place where the electrons originally lived is vacated (holes). This is caused by external stimuli, so there are excess electrons in the conduction band and excess holes in the valence band. Holes want to gain electrons, and electrons want to lose. So both electrons and holes are unstable. As a result, people began to prevent electron-hole recombination, and use electrons to transfer to other substances as much as possible, or holes to obtain electrons from other substances, so as to conduct a series of studies through electron transfer and redox reactions.（A bit different frm my interpretation.） ▼The question is that holes have the ability to oxidize and electrons have the ability to reduce. Are these two abilities at work? The electrons in the valence band of a semiconductor are not infinite. Will lighting cause the electrons in the valence band to lose a certain amount and become invalid? ▲Only one electron is excited by photoirradiation and we need not to assume many electrons (and positive holes) are there at a moment.

《コケカビ》 活性化エネルギーについて理解が深まりました．（．．．というか，もともと活性化エネルギーを理解していましたか） ▼なぜ1ピコ秒までしか発生させることが出来ないんですか． ▲光は電磁波，つまり「波」です．たとえば，620 nmの赤色の光を考えると，1波長分だけ光が進行する時間は約2×10^15 s（秒）＝2 fs（フェムト秒）＝0.002 ps（ピコ秒）です．したがって，これ以下のものは光とはいえません．何波長分あれば光として作用するかはわかりませんが，限界があるのはたしかです．

《ヌメロン》 板に穴が空いて波長を球で例えた図はイメージしやすかった．波長の特性ではなく大きさに合わせて吸収されるという説明は，クロロフィルの役割を理解するのに，わかりやすいので他の人に話すときの参考にしたい．（「たとえ話」だけ理解してもほかの人に説明して納得してもらうのは無理でしょう．たとえ話のもとになる原理を本質的に理解することが必要です）

《りん》 光触媒反応ではΔGが正でも反応が起こることを知った．（そこがポイントですが，光触媒反応をふくむすべての光反応で可能性があります） ▼これはなぜですか． ▲光というエネルギーを反応系内に注入するからです．光合成もその一種です．

《唐澤 貴洋》 The most impressive things I learnt from today’s lesson are "the meaning of femtosecond pump-probe photoabsorption graph and how to read it". The reason why metal sulfide can not be used as photocatalysts is that the smaller bang gap limits the reduction and oxidization ability, the relationship between chemical balance (thermodynamics) and reaction tendency (kinetics).（Thamodynamics cannot be "chemical balance" and kinetics cannot be reaction tendency. They are both related to "energy" as I told you in the class.） ▼My question is what atomic property can we learn if we compare different atoms’ fs-graphs? (For example, Na and Mg.) ▲It is impossible to know the atomic property by seeing one results, such as femtosecond pump-probe spectroscopy.

《瓜》 活性化エネルギーは反応物から見た場合の山とのエネルギー差（Ea）のみと認識しており，生成物側からみた活性化エネルギー（Ea’）を考えたことはなかった．ΔGが負に大きいほど，Ea＜Ea’となり反応物に戻りにくくなるといった知見は反応速度論と熱力学が結びついた考え方で興味深かった．（せやろ）

《かなこ》 熱力学速度論［ママ］が単純に光触媒に当てはまらないことがわかった．光触媒反応にactibvation energyは関係ないことに驚いた．（いやいや「部分ギブズエネルギー変化」を考えれば熱力学はおなじといえます．それが「電極電位」という考え方です） ▼出席をGoogle formでとるのはどうですか． ▲講義途中の質問をGoogle Formにしこむのがめんどくさいのでやりませんが，それよりもっとだいじなことは，Zoom参加とYouTube視聴のいずれでも，「ぜんぶ」見ないと回答できないことで，これがまさしく「出席」です．

《Sihao》 Thanks for today's class. I have a deeper understanding of the difference between semiconductor, conductor and insulator. I only heard about the bad gap before, but today I understand the meaning of the bad gap, and the correlation between band gap and CB position. After admission examination, I never review thermodynamics and kinetics. I learned this from today's class again, that is interesting. Thank you for your class.（Thermodynamics and kinetics are often misunderstood by you before the last lecture.） ▼What would you choose to study if you were a master student again? ▲I have no idea for that since the subject might be given on the basis of previous experience.

《Sean》 In today's lecture, we continued on the band theory, briefly talked about how doped semiconductors are designed, and mentioned the difference between kinetics and thermodynamics.（No, I simply explained that thermodynamics and kinetics are closely related with each other as I showed you a scheme in the lecture.） ▼My question is how organic semiconductors were found? ▲I don't know, because I did not find organic semiconductors.

《Aditya》 Today's lecture was very informative, and the most important thing I learned from today's lecture is basic principles of thermodynamics and kinetics cannot be applied to photocatalytic reactions.（Also important point is that thermodynamics and kinetics are closely with each other.） ▼I have a question, how we can determine the photocatalyst reaction kinetics, sensei? ▲You will see in this lecture soon.

《NT-D》 ctivation［ママ］energyの2種類がどっちの方向からも行くこと，その割合が同じであるということ（割合．．．山の頂上からどちらへすすむのかという確率がおなじということです）

《ライオン》 触媒をつくる研究室にいるのですが，作りたい反応系がギブズエネルギーが負の値を取るのかどうかを必ず書いていて，なぜ重要視されるのかわかった．（そんなんあたりまえやんか．触媒はギブズエネルギー変化が負の反応にしか作用しませんから）

《コリ栗の島8.0》 I think the mechanism of photocatalysis needs to be studied carefully, and it needs to be distinguished between a true photocatalytic process and a thermal catalytic process in which light generates local heat and then heat initiates the process. The pump-Probe technique was mentioned in class to study dynamic behavior by studying time scales of different chemical processes，It sounds complicated，I searched a lot but still can't understand.（I did not mention that local heat generated by photoirradiation may induce "catalytic" reaction. How did you think this process?）

《Kenny》 Today we continue to study the photocatalytic mechanism. I may be able to understand that the wide band gap will lead to low light absorption efficiency, because they can only absorb light of small wavelengths. Semiconductors with narrow band gaps should be more easily excited by visible light. However, the band gap of titanium dioxide is not narrow, but it is very popular semiconductor material.（I might not tall you those stories.） ▼My question is that in the band structure, which is the key factor to determine the excellent performance of photocatalyst? ▲The band structure is related to the thermodynamics of phtoocatalysis and the perfomance of a photocatlyst should be related to kinetics, which cannot be interpreted by the band strcuture. You will learn it soon in this lecture.

《New bee》 We learned during the photocatalyst reaction the photoabsorption make the reaction be spontaneous even if delta Gibbs free energy is greater then zero. the probable photoabsorption spectrum of semiconductors is like the photo in attachment. The position of CB and VB band are controlled by different electronic structure of material Because conduction band position is changed result to change balance band position, when the distance between CB and VB become bigger, the the conduction band bottom will get lower.（For the ordinary metal oxides, the largert the bandgap, the higher the conduction-bottom position.）

《Xishan》 活性化エネルギーに関して正しく理解できていなかったが，今回理解することができた．緩和時間の速さに驚いた．（どんな風にまちがっていたのですか）

《Red》 In the first class, I wrote that I would show off knowledge of photocatalysis to my friends. Now, after studying the relationship between conduction band, valence band and band gap, I find that it is not a simple thing. All I can do is to have a good understanding of these knowledge.（Please make it sure.）

《chocolat》 活性化エネルギーの話や価電子帯や伝導帯中のエネルギー準位の数がエネルギーによって異なる話は，これまで何度か講義で聞いたものの正確に理解できていなかったように感じたので，図の意味を正しく理解する努力が必要であると学びました．（そんなの「学んだ」とはいわないよ） ▼プレゼンテーションにはQ.と書いていても授業中に答えてくださいと仰られていない場合や，復習としてもう1度出された質問の場合はメールに記述すべきでしょうか． ▲そんな場合には「質問された」と感じたら回答してください．Zoomで受講するか，YouTubeできっちりきけばわかるはずです．

《こ》 サーモダイナミクスとキネティクスの話が難しかった．Ea'とEaは同じ分だけあるが，山を乗り越えられないからEaだけになる，というのがキネティクス．（ギブズエネルギー変化（ΔG）が負なら，Ea ＜ E'aとなりますから，出発物がいったん生成物になってしまうともどるのがむずかしいということです）

《マクフライ》 CBとVBがどのようにしてコントロールされているのか，またギブズエネルギーと活性化エネルギーの関係についても詳しく知ることができてよかったです．（さよかーーー（関西弁）．でもギブズエネルギー変化と活性化エネルギーの関係はある意味「常識」です）

《ちくわ》 きちんと活性化エネルギーを理解していませんでした．わかりやすい説明でとても勉強になりました．（ちゃんと活性化エネルギーの意味を理解しているひとの方がすくないですよ）

《mochi》 最初の授業の「光触媒が分かれば化学が分かる」という言葉に納得ができていなかったが，今回の授業から化学反応に関わるエネルギーの変化が光触媒の仕組みと深くつながっていると感じた．（【学生番号がただしくありません（ずっと）】せやろ）

《四人っ子政策》 同じ酸化チタンでも構造が違うだけでバンドギャップが違うことを知りました．また，なぜ同じ物質でも構造が変わるのかも気になりました．周りの環境によって安定しやすい形になるのでしょうけど，人類の進化のように不思議だなと思いました．（おなじ物質っていっても，組成がおなじというだけです．自然の法則は「よりエネルギーが低くなる」ように変化しますが，そこにはエントロピーもからんできますので単純ではありません）

《Sさん》 バンドギャップについて今までよりも詳しく知ることができた．（そんな「はなし」したっけ．．）

《くじら》 構造が同じものでも組成によって伝導帯が異なること，価電子帯は基本的に一定であること．（価電子帯上端が一定であるのは，アニオンがおなじ場合です．たとえば，金属酸化物とか）

《黒マスクメロン》 どの波長で励起しても同じ状態になる，というのは理解しやすいだけでなく，利用する時に便利そうだなと感じた．酸化チタンは伝導帯の位置がちょうどよく，だからこそ生活にも多用されているのだと思った．（そのとおり，「はなし」が簡単になり，みんなそう理解しています．じつは，場合にはよってはそれが問題になります．酸化チタンはある意味で「奇跡的」な物質なのかもしれません）

《ねこ》 活性化エネルギーはsource側からだけでなくproduct側からもあることを理解しました．（そう，で，だからどうなるのですか）

《亮平》 熱力学の概要がよく分かりました．（そうか，わかっちゃったのか．というか知らんかったのか，熱力学の概要を）

《流し満貫》 活性化エネルギーをなんとなく理解できました．（「なんとなく理解する」のは不可能です．それは「ほとんど理解していない」ということです）

《目から鱗》 活性化エネルギーの話はよく理解できました．（で，どうつかいますか，「目から鱗」さんの研究で）

《4匹のウサギ》 Today I learned that the flat-band potential decreases as the band gap increases (the ratio of metallic substances is -1). In addition. I learned that photocatalysts can drive reactions when the Gibbs energy is greater than zero.（【The lecture code is "pc20220512".】Put a space after commas and periods and capitalize the first character of a sentence.）

《札幌少年》 Today's lecture will focus on electron state changes in photocatalytic reactions. First, after being excited by light, electrons either deactivate and return to their ground state or participate in REDOX reactions. Further study of the change of electrons in semiconductors shows that the reason for the semiconductor is that the edge part of the electrons to reach the conduction band is less, and the behavior of electrons transition to excited state in a relatively short time is independent of the electron energy level and wavelength. The evaluation of energy band structure is based on whether it can catalyze water decomposition. Photocatalysis can change the required activation energy of the reaction to achieve catalytic spontaneous reaction ΔG > 0. A necessary condition for photocatalysis is that the electrode potential of the REDOX material must be greater than the anode/cathode potential at the bottom/top of the conductive/valence band of the photocatalyst.（First, photocatalysis is not photoinduced catalysis. Second, delta-G is shown as "ΔG".）