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Development of color- and structure-controlled plasmonic nanoparticle catalysts supported on hierarchical porous materials and their catalytic applications

分级多孔材料上颜色和结构控制的等离子体纳米颗粒催化剂的开发及其催化应用

基本信息

批准号：
20J10094
负责人：
山崎友香理
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Osaka University
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：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

金や銀などの貴金属ナノ粒子が示す表面プラズモン共鳴を利用して種々の化学反応を駆動させることのできるプラズモン触媒は太陽光の有効利用の観点から注目を集めている。当該研究では、形態制御した担体を用いて高活性なプラズモン触媒を開発・応用することを目的としている。前年度は形態制御したシリカ担体に担持した銀プラズモン触媒を開発し、担体の多孔質形状が触媒活性に影響することを見出した。これを踏まえて、本年度はシリカと同じく容易に形態制御可能な酸化チタンを利用した光触媒研究に取り組んだ。また、酸化チタンは貴金属ナノ粒子を担持し、水素などの還元雰囲気で加熱すると水素のスピルオーバー現象が起こることが知られている。これを踏まえて、酸化チタンに水素スピルオーバーを利用した還元処理を行うことで酸素欠損やTi3+を形成させ、還元型酸化チタン光触媒とし、その活性や欠陥形成機構の調査に取り組んだ。ナノチューブ形状に制御した担体に銀ナノ粒子を種々の方法で担持した。その結果、可視光域に表面プラズモン共鳴由来の吸収を示す担持触媒が得られたが、担持方法の違いによって銀の可視光吸収能が異なった。得られた触媒はギ酸からの水素生成反応に活性を示した。また、銀に加えてパラジウムを担持した結果、活性向上が確認された。さらに、貴金属ナノ粒子を担持した異なる結晶相を有する3種類の酸化チタンに対して水素スピルオーバー現象を利用した還元処理を行って還元型酸化チタン光触媒を開発し、メタノール水溶液からの水素生成反応を用いて光触媒活性を評価した。本還元手法によって形成した酸素欠損やTi3+はルチル型酸化チタンの活性向上に有効であることを見出した。さらに、酸化チタンをナノロッド形状に制御することで可視光照射下での光触媒活性を向上させることができた。

Gold, silver and noble metal particles show surface resonance, use of chemical reaction, reaction of catalyst, use of sunlight, and focus of attention. When the study was conducted, the morphology of the support was controlled, and the high activity catalyst was developed. In the past year, the influence of morphology on catalyst development and porous shape on catalyst activity has been shown. This year's research on photocatalysts is easy to control. In addition, the noble metal particles are supported by the acid, and the water element is heated. The phenomenon of water element is also known. For this reason, the research on the mechanism of acid degradation and Ti3 + formation, acidification, photocatalysts and their active components was carried out. A method for controlling the shape of a carrier and the seed of silver particles is proposed. As a result, the absorption energy of silver in the visible light domain is different from that of silver in the visible light domain. The catalyst is active in the production of water. The results and activities of the two groups were confirmed. In this paper, three kinds of acidizing agents for noble metal particles are used to evaluate the photocatalytic activity. This method of recovery is not only effective but also effective. Photocatalyst activity under visible light irradiation is increased.