新規C3N5型光触媒を用いた水素ガス同時生成を可能とする排水酸化処理技術の開発

开发利用新型C3N5型光催化剂同时产生氢气的废水氧化处理技术

• 批准号: 20F20342
• 负责人: 藤井 学
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-11-13 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20F20342/
• 关键词: 窒化炭素光触媒; g-C3N5; 促進酸化処理; 新興汚染物質; 水素ガス

本研究では、新規C3N5型光触媒の合成とともに、排水処理への適用を通した汚濁物質の分解や水素ガス生成の実現を目的としている。研究最終年度では、前年度に対象とした新興汚染物質であるCOVID-19患者に対する治療薬のファビピラビル以外にも、抗生物質の一種であるシプロフロキサシンやプラスチック等の製造過程で使用される化学物質であるビスフェノールも対象として、可視光照射による分解試験を実施した。また、新規C3N5型光触媒としては、Bi4O5Br2やSiCをg-C3N5に接合した複合材料を使用した。その結果、光触媒としてgC3N5/Bi4O5Br2複合材を用いた系では、g-C3N5単体もしくはBi4O5Br2単体を添加した系と比較して、除去効率が最も高く、90%以上の性能を示した。一方で、アルカリ性pHにおいて汚染物質の分解効率が低下することから、中性から酸性領域での使用が有効であることが確認された。また、汚染物の分解機構として、ベンゾキノンやトリエタノールアミンなどのラジカル捕捉剤による影響を受けたことから、ファビピラビルと同様にスーパーオキシドやヒドロキシラジカルが主要な分解ラジカルとして作用することが示唆された。以上に加え、SiC/g-C3N5複合材試料、SiC単体、g-C3N5単体を対象とした水素ガス生成試験を実施した。SiC/g-C3N5複合材では、SiC単体、g-C3N5単体と比較して３倍以上もの高い水素生成能を示した。当該複合材は、複数サイクル使用後においても水素生成量に減少が見られなかったことから、安定性や再利用可能性があることが示唆された。以上、本研究よりg-C3N5との接合によりバンドギャップの低下や再結合率の低下が生じ、複合光触媒にて高い汚染物質分解能ならびに水素ガス生成能が観察されたと考えられる。

This study aims at the synthesis and application of new C3N5 photocatalyst to wastewater treatment. In the final year of the study, the decomposition test of chemical substances used in the production process of new and emerging pollutants such as COVID-19 patients, treatment drugs, antibiotics, etc. was carried out in the previous year. The new C3N5 photocatalyst is used in Bi4O5Br2 and SiC composites. As a result, the photocatalyst has the highest removal rate and performance of more than 90% in the application system of g-C3N5/Bi4O5Br2. It is confirmed that the decomposition efficiency of pollutants in the neutral and acidic regions is low. The decomposition mechanism of pollutants is affected by the decomposition mechanism of pollutants and the effect of pollutants on the decomposition mechanism of pollutants. In addition, SiC/g-C3N5 composite sample, SiC monomer, g-C3N5 monomer and water element formation test were carried out SiC/g-C3N5 composites exhibit high water element formation energy more than 3 times higher than that of SiC and g-C3N5. When the composite material is used, the amount of water generated is reduced, the stability and the possibility of reuse are reduced. In this study, the low recombination rate of g-C3N5 and the high decomposition energy of pollutants in composite photocatalyst were observed.

项目成果

Highly active novel FeOCl/g-C3N5 composite with extended spectral response towards removal of COVID-19 drug Favipiravir in aqueous medium

高活性新型 FeOCl/g-C3N5 复合材料具有扩展的光谱响应，可去除水介质中的 COVID-19 药物法维匹拉韦

• 发表时间: 2021
• 作者: Vadivel Sethumathavan;Manabu Fujii
• 通讯作者: Manabu Fujii

Facile synthesis of broom stick like FeOCl/g-C3N5 nanocomposite as novel Z-scheme photocatalysts for rapid degradation of pollutants

• DOI: 10.1016/j.chemosphere.2022.135716
• 发表时间: 2022-08-03
• 期刊: CHEMOSPHERE
• 影响因子: 8.8
• 作者: Vadivel, Sethumathavan;Fujii, Manabu;Rajendran, Saravanan
• 通讯作者: Rajendran, Saravanan