Solar Photosynthesis of Valuable Substances by Carbon Dioxide Reduction

通过二氧化碳还原进行有价值物质的太阳光合作用

• 批准号: 21H02043
• 负责人: 入江 寛
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: University of Yamanashi
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02043/
• 关键词: 人工光合成; 二酸化炭素還元; 水素; 光触媒; 赤色光

太陽光有効利用のためその可視光全域（赤色光まで）を利用し水を電子源に二酸化炭素を還元し、有用物質生成、ここでは特に一酸化炭素しくはメタンの生成を目的に研究を進めている。2022年度は、当研究室ですでに見出している赤色光に応答し水を完全分解できる接合型複合光触媒（水素発生光触媒と酸素発生光触媒を、金属を介して接合した複合系光触媒）の水素発生光触媒に助触媒として銅を選択的に担持した系による二酸化炭素還元評価を行った。助触媒の選択担持は、水素発生光触媒と酸素発生光触媒のバンドギャップの差を利用して光析出法により行った。その結果、波長700 nmの赤色光照射のもと、メタン、水素、および酸素の生成を確認できた。メタンと水素の合計発生量と酸素発生量は化学両論比を満足した。また、同位体二酸化炭素（13CO2）を用いて二酸化炭素還元試験を行なったところ、13CO2由来の同位体メタン（13CH4）の発生を確認できたため、波長700 nmの赤色光で水を電子源に二酸化炭素を還元し、メタンを生成できることがあきらかとなった。水を電子源に二酸化炭素を還元し有用物質を合成できることを示した世界最長波長である。メタン以外の二酸化炭素還元物（例えば一酸化炭素やギ酸）の生成は認められなかったため、二酸化炭素還元物の選択性は銅を助触媒とすることで達成できた。一方で、メタン生成量に対し、水素生成量が大きく水（プロトン）還元と二酸化炭素還元では二酸化炭素還元の選択性は低く、今後の課題である。

Sunlight can be used in all areas of visible light (red light), water can be used as an electron source, carbon can be acidified, useful substances can be generated, and carbon can be acidified. In 2022, when the research room was found in the red light, the complete decomposition of water, the joint-type composite photocatalyst (water element generation photocatalyst, acid element generation photocatalyst, metal medium, joint-type composite photocatalyst), the support of water element generation photocatalyst, copper ion selection system, and the evaluation of diacidification carbon reduction element were carried out. The selection of catalyst support, water element generation photocatalyst and acid element generation photocatalyst can be carried out by using the difference of light precipitation method. The results, wavelength of 700 nm red light irradiation, water element, acid element production confirmed. The total amount of water and acid produced is sufficient for chemical analysis. Isotope diacidified carbon (13CO2) was produced by red light with a wavelength of 700 nm. Isotope diacidified carbon (13CH4) was produced by red light with a wavelength of 700 nm. The longest wavelength in the world is shown in the synthesis of useful substances by diacidification of carbon. The formation of diacidified carbon reduction compounds (e.g., diacidified carbon acid) is recognized as a catalyst for the formation of diacidified carbon reduction compounds. One side, the amount of water generated, the amount of carbon dioxide generated, the amount of carbon dioxide generated.

项目成果

Silver cocatalyst-concentration dependence of overall water splitting performance over silver-inserted solid-state heterojunction photocatalyst composed of zinc rhodium oxide and bismuth vanadium oxide

• DOI: 10.1016/j.apcatb.2020.119744
• 发表时间: 2021-05
• 期刊: Applied Catalysis B-environmental
• 影响因子: 22.1
• 作者: H. Irie;Masaomi Yoda;T. Takashima;Junya Osaki

ルチル酸化チタンと鉄シリサイドが接合した光触媒複合粉末への水素発生助触媒担持の検討

金红石型氧化钛与硅化铁光触媒复合粉体负载制氢助催化剂的研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 秋山賢輔;入江寛
• 通讯作者: 入江寛

Designs of composite photocatalysts for their enhanced performance based on photoinduced charge transfer

基于光诱导电荷转移的复合光催化剂的增强性能设计

• DOI: 10.2109/jcersj2.22050
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of the Ceramic Society of Japan
• 影响因子: 1.1
• 作者: Zhang Caiyi;Kong Weiyu;Wu Tianhao;Lin Xuesong;Wu Yongzhen;Nakazaki Jotaro;Segawa Hiroshi;Yang Xudong;Zhang Yiqiang;Wang Yanbo;Han Liyuan;Hiroshi Irie
• 通讯作者: Hiroshi Irie

山梨大学 クリーンエネルギー研究センター 太陽エネルギー変換研究部門

山梨大学清洁能源研究中心太阳能转换研究部

赤色光応答型二段階励起光触媒の水分解活性向上と二酸化炭素還元

红光响应两步激发光催化剂的水分解活性和二氧化碳还原的提高

• 发表时间: 2022
• 作者: 菅沼美里;北川大地;小畠 誠也;Sachiko Matsushita;入江 寛
• 通讯作者: 入江 寛