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二重加速効果を付与した銅プラズモニック光触媒の創製と近赤外物質変換反応

具有双重加速效应和近红外物质转化反应的铜等离子体光催化剂的研制

基本信息

批准号：
20J22342
负责人：
不動愛理
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Kindai 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 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

今年度は，プラズモニック光触媒の機能化および金（Au）粒子の助触媒特性に関する新たな知見を得た．1.Ta2O5をAuナノ粒子の支持体として用い，新しい光アノードを構築した．析出沈殿法で調製したAu/Ta2O5粉末をスキージ法によりFTOガラス上に固定し，Au/Ta2O5/FTO電極を作製した．Au/Ta2O5/FTO電極を光アノードに用い，0.8 V vs. RHEの定電位下，400 nm以上の可視光を照射すると，水素と酸素が2：1の割合で生成することを確認した．比較的卑な伝導帯電位を有するTa2O5をAuプラズモニック光触媒の支持体として用いたことで，表面プラズモン共鳴によって生成した電子は高い電位を維持したまま対極に移動し，そこでプロトン（H+）の還元反応が効率的に進行した．これにより，小さな外部バイアス下で水分解反応を進行させることに成功した．2.また，Auプラズモニック光触媒の特性評価をする中で，アルデヒド（ベンズアルデヒド（BAD））と第1級アミン（アニリン（AN））を原料とする第2級アミン（N-フェニルベンジルアミン（PBA））の生成反応に対して，Au粒子がTiO2の助触媒として優れた性能を示すことを見いだした．助触媒の検討から，Auを用いた場合に高収率でPBAが得られることがわかった．本反応は2段階反応で構成される．第1段階ではTiO2の酸触媒特性を利用してBADとANからベンジリデンアニリン（BAN）を生成した．そして第2段階では，TiO2の光触媒作用とAuの助触媒特性を利用し，光照射下で生成した電子とアルコールを酸化することで生成したH+から，Au上に活性水素種を形成させ，BANを水素化することでPBAを生成することを見いだした．以上の研究によって，Auナノ粒子を構成要素とする光触媒系の新たな特性を見いだすことができた．

This year, new insights have been obtained on the functionalization of photocatalysts and the promoter properties of gold (Au) particles. 1. The construction of a support for Ta2O5-Au particles. Au/Ta2O5/FTO electrode was prepared by precipitation method.Au/Ta2O5/FTO electrode was prepared by FTO method. Au/Ta2O5/FTO electrode was irradiated with visible light above 400 nm at a constant potential of 0.8 V vs. RHE. Compared with the low conduction band potential, Ta2O5 Au is used to generate electrons on the support of photocatalyst, and the surface resonance is used to maintain the high potential. The water decomposition reaction was successfully carried out under the condition of small external factors. 2. The characteristics of Au photocatalyst were evaluated under the condition of small external factors (BAD) and 1st order (AN) are the raw materials and 2nd order (N-BAD) are the raw materials. Au particles are the promoters of TiO2. PBA is the best way to improve the performance of the catalyst. This paper presents a two-stage inverse structure. The first step is to utilize the acid catalytic properties of TiO2 to form BAN. In the second stage, the photocatalytic effect of TiO2 and the catalytic properties of Au are utilized. Under the irradiation of light, electrons are generated. The new characteristics of photocatalyst system based on Au particles as constituent elements in the above research are discussed.