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Visible light driven photocatalyst for degradation of pharmaceutical wastewaters

用于降解制药废水的可见光驱动光催化剂

基本信息

批准号：
18F18387
负责人：
笹木圭子
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-11-09 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、p型半導体であるCu2Oの光触媒としての合成法について、形態制御、サイズ制御、副産物であるCuO, Cuとの複合化・成層様式、n型半導体との複合化などのさまざまなバリエーションを、構造的特性化および光学的特性化をしたうえで、フェノール系の薬剤物質の分解効率によって評価・検討したものである。Cu2Oは低コストのp型半導体で、電子が存在することのできない価電子帯と伝導体のバンドギャップ（禁制帯）が2.17 eVであることから、可視光のエネルギーで電子励起が可能な可視光触媒となる。しかしながら、このバンドギャップの範囲でCu2Oは酸化還元反応を受けやすく、光学的安定性が乏しく、光化学反応のもととのある励起電子が容易に価電子帯に戻るという再結合を起こしやすい。これを克服すべく、これまでさまざまなCu2Oの構造上の改変の試みがなされてきたが、n型半導体であるTiO2との複合化がCu2Oの光酸化腐食を防ぎ、還元型酸化グラフェンとの複合化が比表面積の増大、バンドギャップの調節、励起電子の移動性の改善に効果的であることなどが明らかにされていた。これらを背景として、本研究は、ナノスケールでCu2Oの形態制御、比較的資源量の豊富なTiO2との複合化法の改善、2次元材料であるグラフェンとの統合法の改善により、新規光触媒複合体の合成法を明らかにし、これを低濃度のフェノール系薬剤廃液の光触媒反応による分解無毒化に応用した。本研究の成果は、3報の論文として公表し、さらに2編の論文を投稿中である。また、Materials Todayにbook chapter を発表し、Cu2Oの形態制御、サイズ制御、異種伝導体との接合様式の重要性を強調している。

In this paper, the synthesis method of Cu2O photocatalyst for p-type semiconductor, morphology control, catalyst control, by-product CuO, Cu recombination, layered model, n-type semiconductor recombination, structural characterization, optical characterization, and decomposition efficiency of Cu2O system are studied. Cu2O is a p-type semiconductor with low temperature and electron excitation. It is a visible photocatalyst with electron excitation at 2.17 eV. Cu2O reacts with acid, and its stability is poor. Photochemical reactions are easy to excite electrons and recombine. This is to overcome the structural modification of Cu2O, the recombination of TiO2 in n-type semiconductor, the prevention of photoacidification and corrosion of Cu2O, the recombination of Cu2O in reduction-type acidification, the increase of specific surface area, the adjustment of electron mobility, and the improvement of electron mobility. In this paper, we propose a new synthesis method for photocatalyst complexes, which is based on the morphological control of Cu2O, the improvement of TiO2 enrichment and recombination method, the improvement of TiO2 enrichment and recombination method, the improvement of two-dimensional materials synthesis method, and the decomposition and non-toxicity of photocatalyst solutions with low concentration. The results of this research are published in three papers and published in two papers. Materials Today book chapter development, Cu2O morphology control, particle control, heteroconductivity and the importance of bonding

项目成果

期刊论文数量（11）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Template free mild hydrothermal synthesis of core-shell Cu2O(Cu)@CuO visible light photocatalysts for N-acetyl-para-aminophenol degradation

DOI：
10.1039/c9ta07009e
发表时间：
2019-09-28
期刊：
JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A
影响因子：
11.9
作者：
Karthikeyan, Sekar;Chuaicham, Chitiphon;Wilson, Karen
通讯作者：
Wilson, Karen

Importance of ZnTiO3 Phase in ZnTi-Mixed Metal Oxide Photocatalysts Derived from Layered Double Hydroxide

DOI：
10.1021/acsami.9b18785
发表时间：
2020-02-26
期刊：
ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
影响因子：
9.5
作者：
Chuaicham, Chitiphon;Karthikeyan, Sekar;Sasaki, Keiko
通讯作者：
Sasaki, Keiko

Surfactant- and template-free hydrothermal assembly of Cu2O visible light photocatalysts for trimethoprim degradation

DOI：
10.1016/j.apcatb.2020.119741
发表时间：
2021-05
期刊：
Applied Catalysis B-environmental
影响因子：
22.1
作者：
K. Sekar;Chitiphon Chuaicham;Umamahesh Balijapalli;Wei Li;K. Wilson;Adam F. Lee;K. Sasaki
通讯作者：
K. Sekar;Chitiphon Chuaicham;Umamahesh Balijapalli;Wei Li;K. Wilson;Adam F. Lee;K. Sasaki

RMIT University(オーストラリア)

皇家墨尔本理工大学（澳大利亚）