Fabrication of CO2 reduction/H2 generation cell using highly active visible light responsive photocatalyst electrode

CO2還元や水素生成のための電極設計及び電極開発が、国内外のプラントメーカー・電力会社から求められてきている。研究代表者は、高活性欠陥含有g-C3N4、金属有機構造体MOF/Ag3PO4高活性光触媒、酸化チタンナノチューブなど、様々な光触媒を考案してきている。本研究では、これらの触媒を、アノード電極とカソード電極として用い、電気化学的酸化・還元セルを構築し、CO2の新規反応セル又は水素の光電気化学的生成セルを作製する。本年度は、光触媒の開発に重点をおいた。新規なg-C3N4の作製を試みて、焼成温度、焼成時間等の作製条件を検討した。さらに、添加する金属元素の影響を調べるため、亜鉛添加g-C3N4の作製を試みた。Graphitic-C3N4（g-C3N4）は、そのバンドギャップが約2.7 eV（460 nm）の半導体であり、化学的にも熱的にも比較的安定で、グラファイトと同様の層状の結晶構造である。白金などの助触媒を担持することで可視光による水素生成が可能である。そこで、今後は、2段階の焼成方法でg-C3N4を作製し、構造内に2種類の欠陥を作り出すことを試みる。

CO2還元や水素生成のための電極設計及び電極開発が、国内外のプラントメーカー・電力会社から求められてきている。研究代表者は、高活性欠陥含有g-C3N4、金属有機構造体MOF/Ag3PO4高活性光触媒、酸化チタンナノチューブなど、様々な光触媒を考案してきている。本研究では、これらの触媒を、アノード電極とカソード電極として用い、電気化学的酸化・還元セルを構築し、CO2の新規反応セル又は水素の光電気化学的生成セルを作製する。本年度は、光触媒の開発に重点をおいた。新規なg-C3N4の作製を試みて、焼成温度、焼成時間等の作製条件を検討した。さらに、添加する金属元素の影響を調べるため、亜鉛添加g-C3N4の作製を試みた。Graphitic-C3N4（g-C3N4）は、そのバンドギャップが約2.7 eV（460 nm）の半導体であり、化学的にも熱的にも比較的安定で、グラファイトと同様の層状の結晶構造である。白金などの助触媒を担持することで可視光による水素生成が可能である。そこで、今後は、2段階の焼成方法でg-C3N4を作製し、構造内に2種類の欠陥を作り出すことを試みる。