半導体光電極における酸素還元反応と光腐食反応の選択的制御と機構解明

半导体光电极中氧还原反应和光腐蚀反应的选择性控制和机理阐明

• 批准号: 18K14325
• 负责人: 上村 直
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Kyushu Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-01 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18K14325/
• 关键词: 光電気化学; 半導体電極; 人工光合成; 半導体光電極; 酸素還元反応; 腐食反応; 過酸化水素

申請者は最近，酸素雰囲気下に於いて半導体の光腐食が著しく抑制されることを見出し，この知見を巧く利用することで選択的な酸素の2電子還元反応を達成した．さらに光照射によって理論電解電圧よりも低い電圧で過酸化水素を製造することに成功した．本研究では，半導体における光腐食反応と酸素還元反応の選択的挙動を熱力学的・速度論的視点から解明すべく，(1) 半導体-溶液界面における腐食電位と酸素還元電位のエネルギー相関解明，(2) 光照射下における各反応速度定数の解析．(3) 半導体-溶液の界面構造と反応速度定数の相関解明，以上のテーマに取り組み，半導体電極における酸素還元反応の制御因子の解明を目指す．

The applicant has recently discovered that photo-corrosion in semiconductors is inhibited by the presence of acid in the atmosphere, and that the discovery is made possible by the use of the 2-electron reduction reaction of acid in the atmosphere. The theory of electrolytic voltage and the production of acidified water by light irradiation are successful. In this paper, the kinetic characteristics of photo-decay reaction and acid reduction reaction in semiconductors are studied from the viewpoint of thermodynamics and velocity theory.(1) The kinetic characteristics of photo-decay potential and acid reduction potential at semiconductor-solution interface are studied.(2) The kinetic characteristics of reaction velocities under light irradiation are analyzed. (3)The correlation between semiconductor-solution interface structure and reaction-velocity determination is discussed.