Elucidation of photo-functional property of oxyhydroxide and application development to environmental purification and energy generation

点击翻译按钮获取中文摘要

常圧・常温・空気雰囲気・印加電圧無しの条件下において、鉄錆の一種であるオキシ水酸化鉄が光照射下においてメタノール等の有機物を電子源として水から水素を取り出せることがわかった。しかし、詳細な機構解明には至っていない。本研究では、低環境負荷の温和な条件下で合成可能なオキシ水酸化物の新しい光機能性に着目し、その機構を解明することで、環境浄化（廃液浄化）とエネルギー生成（水素生成）を兼ね備えた材料開発を目的とする。2022年度は、オキシ水酸化鉄を利用した液相中における有機物分解について調査を行った。メタノール水溶液中でオキシ水酸化鉄に光照射すると過酸化水素を生成できたという結果を得たが、その量は少なく多くの過酸化水素を作り出せる方法と組み合わせることで、効率的に液相中の有機物を分解できると考え、バナジン酸ビスマスを過酸化水素生成光触媒として加えた。模擬有機物としてメチレンブルー色素を選択し、その脱色度合いから有機物分解活性を調査した。オキシ水酸化鉄、バナジン酸ビスマス、その二つの混合物、全てにおいて水溶液の色が青から透明へと変化したことから、溶液中のメチレンブルー濃度は減少した。しかし、オキシ水酸化鉄とバナジン酸ビスマスの単体では、それぞれの粉末が青く着色しており、濃度減少のほとんどは粒子表面への吸着によるものだと考えられた。一方、オキシ水酸化鉄とバナジン酸ビスマスを組み合わせたものでは、粉末の色味は元と変わらなかったことから水溶液中のメチレンブルーを分解した。以上から、オキシ水酸化鉄と過酸化水素生成光触媒を組み合わせることで、溶液中の有機物を効率よく分解できることが分かった。