熱-光ハイブリット活性セラミックによる低温水分解反応の開発

利用热光杂化活性陶瓷开发低温水分解反应

• 批准号: 18656274
• 负责人: 児玉 竜也
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Niigata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18656274/
• 关键词: 水分解; 水素エネルギー; 熱化学サイクル; 光触媒; 光半導体; 太陽熱; セラミック; 太陽集光; 太陽光; ハイブリット; 金属酸化物

本研究では,高温(1400℃)で進行する反応性セラミックによる2段階水熱分解サイクル反応を,半導体の光化学的効果を他金属ドープで反応性セラミックに添加するという手法で低温化する試みを行った。これを研究代表者が見出した水熱分解性セラミック「Fe^<2+>-Fe^<3+>含有型立方晶ジルコニア」で検討した。すなわち,反応性セラミックを反応デバイス化し,これに擬似太陽集光を直接照射して行う活性試験と,反応性セラミックの固体化学的・光触媒化学的な構造解析によるアプローチを併用して,低温水分解性セラミックの開発を行った。19年度は下記の研究成果を得た。(1)1400℃における水素発生量増大化の検討:デバイスへの反応性セラミック担持量を増大することを目的に,スピンコート法へ担持法を変更した。担持プロセスを大幅に簡便化でき,鉄酸化物を約10wt%担持量するために数十回を要していた繰り返し担持を数回で到達できるようになり,担持量を増大させることが容易になった。1100-1400℃の水分解試験の結果,反応性セラミック粉末試料の熱活性のみの場合と比較して1.2倍に水分解活性が向上することが見出された。粉末試料の方が反応デバイスと比較して反応表面積が大きく,高活性が得られるはずであるが,逆の結果が得られたことは,期待通りに光触媒効果が関与して活性を向上させていることを示唆している。(2)低温化の検討:担持量を増大させたデバイスでは水素発生量は増大したが,焼結が起きやすくなり反応温度は1200-1500℃とむしろ増大した。一方,鉄酸化物の粉末試料ではあるが,予めNiとMnをドープすると1400℃の反応活性が増大することが見出され,この手法で1400℃以下の反応活性も向上できると考えられる。

In this study, we conducted a two-stage hydrothermal decomposition process at high temperature (1400℃), and conducted a low-temperature chemical test on the photochemical properties of semiconductors and other metals. Representatives of this research have seen the development of the hydrothermally decomposable "Fe^<2+>-Fe^<3+> containing cubic crystal structure". In addition, the structure analysis of solid state chemistry and photocatalyst chemistry of retroactive catalyst is combined with the development of low-temperature water decomposable catalyst. The research results of the 19th year were recorded. (1) Discussion on the increase of water element production at 1400℃: the increase of water element production capacity at 1400 ℃ is aimed at improving the water element production capacity at 1400 ℃. The amount of iron oxide is about 10 wt %. The amount of iron oxide is about 10 wt %. The amount of iron oxide is about 10 wt %. As a result of the water decomposition test at 1100-1400℃, the thermal activity of the reactive powder sample was 1.2 times higher than that of the reactive powder sample. The powder sample has a relatively large surface area and high activity, and the results are expected to be related to the photocatalytic effect and activity. (2)Low temperature analysis: increase in the amount of support, increase in the amount of water produced, increase in the temperature of sintering, increase in the temperature of 1200-1500℃On the one hand, the ferrite powder sample is not only Ni and Mn, but also Ni and Mn, and the reaction activity is increased below 1400℃.

项目成果

Pillaring of Ruddlesden-Popper perovskite tantalates, H_2ATa_2O_7 (A = Sr or La_<2/3>) with n-allylamines and oxide nanopartricles

Ruddlesden-Popper 钙钛矿钽酸盐 H_2ATa_2O_7 (A = Sr 或 La_<2/3>) 与 n-烯丙胺和氧化物纳米粒子的柱化

• 发表时间: 2006
• 期刊: J. Materials Chemistry 16
• 作者: 田中良樹;立花和宏;遠藤孝志;尾形健明;仁科辰夫;児玉 竜也;郷右近 展之;清水 研一;清水 研一
• 通讯作者: 清水 研一

O2-Bridged Multicopper(II) Complex in Zeolite for Catalytic Direct Photo-oxidation of Benzene to Diphenols

• DOI: 10.1021/jp065674w
• 发表时间: 2007-04
• 期刊: Journal of Physical Chemistry C
• 影响因子: 3.7
• 作者: K. Shimizu;Reijiro Maruyama;Tsuyoshi Hatamachi;T. Kodama

Solar Water-Splitting Reactor with Ferrite Particles in an Internally Circulating Fluidized Bed

内循环流化床铁氧体颗粒太阳能光水反应器

• 发表时间: 2008
• 期刊: Journal of Solar Energy Engineering (印刷中)
• 作者: 田中良樹;立花和宏;遠藤孝志;尾形健明;仁科辰夫;児玉 竜也;郷右近 展之
• 通讯作者: 郷右近 展之

Novel Synthetic Clays for Cation Exchange

用于阳离子交换的新型合成粘土

• 发表时间: 2006
• 期刊: Advances in Science and Technology 45
• 作者: 田中良樹;立花和宏;遠藤孝志;尾形健明;仁科辰夫;児玉 竜也;郷右近 展之;清水 研一;清水 研一;児玉 竜也
• 通讯作者: 児玉 竜也

Reactive ferrite devices for solar thermochemical water splitting

用于太阳能热化学分解水的活性铁氧体装置

• 期刊: Proceedings of International Symposium on Fusion Technology 2006-2007 (印刷中)
• 作者: 田中良樹;立花和宏;遠藤孝志;尾形健明;仁科辰夫;児玉 竜也;郷右近 展之;清水 研一;清水 研一;児玉 竜也;児玉 竜也
• 通讯作者: 児玉 竜也