Development of structural control band engineered polymer photocatalyst for the effective solar overall water splitting

开发结构控制带工程聚合物光催化剂，用于有效的太阳能整体水分解

• 批准号: 22H02119
• 负责人: 勝又 英之
• 金额: $ 11.4万
• 依托单位: Mie University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02119/
• 关键词: グラファイト状窒化炭素; バンドエンジニアリング; 水分解; 可視光応答; Z-スキーム

炭素および窒素等のユビキタス元素からなる有機光触媒は、環境および資源に配慮した材料として注目されている。本研究では、水素および酸素生成のためのg-C3N4を異なるバンドエンジニアリング法を用いて、それぞれ合成し、価電子帯および伝導帯の電位が水素生成・酸素生成に最適な位置に制御された2種類のg-C3N4を用いる電子メディエーターを介したZ-スキームによる水の高効率完全分解系を構築することを目的とする。本年度は、尿素を原料とし検討を行った。芳香環の前駆体として1,3,5-ヒドロキシベンゼンとさらに黒リンを混合し、BP/A-CNを合成した。その水素生成速度は、g-C3N4と比較して約4倍の水素生成活性の向上に成功した。XRD、FT-IR、XPSの解析結果より、BP/A-CNはg-C3N4基本骨格を維持したまま芳香環と黒リンが修飾されたことを確認した。g-C3N4と比較して、BP/A-CNの光吸収強度は、400-700 nmの全領域で増加し、全スペクトルの光を利用可能とすることに成功した。さらにバンドギャップエネルギーは、2.96 eVから2.29 eVへ変化した。PLの結果より、g-C3N4は460 nmで強い発光ピークを示したが、BP/A-CNではピーク強度は大幅に減少した。また、EISの結果より、BP/A-CNの電荷移動の抵抗はg-C3N4よりも小さいことが明らかとなった。これらのことから、本研究における光触媒活性の向上は、g-C3N4へのBP/芳香環修飾が光吸収領域の拡大、電子正孔対の再結合の抑制、電荷分離と移動を促進する働きを担うことが主な要因であると考えられた。

Carbon お よ び smothering etc の ユ ビ キ タ ス element か ら な る organic photocatalytic は, environmental お よ び resources に matchs about し た material と し て attention さ れ て い る. This study で は, water element お よ び acid production の た め の g - C3N4 を different な る バ ン ド エ ン ジ ニ ア リ ン を グ method with い て, そ れ ぞ れ synthetic し, 価 electronic 帯 お よ び 伝 guide 帯 の potential が grow, acid water element generated に optimal position な に suppression さ れ た 2 kinds の g - C3N4 を with い る electronic メ デ ィ エ ー タ ー を interface し た Z - ス キ Youdaoplaceholder0 ムによる water <s:1> high-efficiency complete decomposition system を construction する する とを objective とする. This year, and urea を raw materials と 検 検 are to be discussed for を and った. Aromatic ring before の 駆 body と し て 1,3,5 ヒ ド ロ キ シ ベ ン ゼ ン と さ ら に black リ ン を mixed し, BP/A - CN を synthetic し た. The そ water production rate of そ and g-C3N4と was approximately four times that of て て, and the <s:1> water production activity <e:1> increased に successfully た た. XRD, FT - IR, XPS analytical results よ の り, BP/A - CN は g - basic skeleton C3N4 を maintain し た ま ま aromatic ring と black リ ン が modified さ れ た こ と を confirm し た. G - C3N4 と compare し て, BP/A - CN の light 収 は strength, 400-700 nm absorption の full field で raised plus し, full ス ペ ク ト ル の light を may use と す る こ と に successful し た. Youdaoplaceholder0 ドギャップエネ ドギャップエネ ギ ギ ギ た, 2.96 eV ら ら, 2.29 eVへ in た た. PL の results よ り, g - C3N4 は 460 nm で strong い 発 light ピ ー ク を shown し た が, BP/A - CN で は ピ ー ク は に substantially reduce し た. ま た, EIS の results よ り, BP/A - CN の charge mobile の resistance は g - C3N4 よ り も small さ い こ と が Ming ら か と な っ た. こ れ ら の こ と か ら, this study に お け る photocatalytic activity の は upward, g - C3N4 へ の BP/modified aromatic ring が field の 収 absorption of light company, big, electron hole is の seaborne combining の inhibition, charge separation と mobile を promote す る 働 き を bear う こ と が な Lord will で あ る と exam え ら れ た.

项目成果

尿素，ビウレット，2.4.6-トリアミノピリミジンから合成したg-C3N4の光触媒的水素生成活性

尿素、缩二脲和2.4.6-三氨基嘧啶合成的g-C3N4的光催化产氢活性

• 发表时间: 2022
• 作者: 佐藤 元紀;勝又 英之;立石 一希;古川 真衣;金子聡;塩谷暢貴，下赤卓史，長谷川健;Kei Saito;渡部至玄・勝又英之・立石一希・古川真衣・金子聡
• 通讯作者: 渡部至玄・勝又英之・立石一希・古川真衣・金子聡

Dual Z-scheme heterojunction g-C3N4/Ag3PO4/AgBr photocatalyst with enhanced visible-light photocatalytic activity

• DOI: 10.1016/j.ceramint.2022.04.176
• 发表时间: 2022-08-01
• 期刊: CERAMICS INTERNATIONAL
• 影响因子: 5.2
• 作者: Katsumata, Hideyuki;Molla, Md Ashraful Islam;Kaneco, Satoshi
• 通讯作者: Kaneco, Satoshi

芳香環を導入した窒化炭素光触媒による水素生成の高活性化

引入芳环的氮化碳光催化剂高活化制氢

• 发表时间: 2022
• 作者: 佐藤 元紀;勝又 英之;立石 一希;古川 真衣;金子聡
• 通讯作者: 金子聡

Synthesis of an iso-type graphitic carbon nitride heterojunction derived from oxamide and urea in molten salt for high-performance visible-light driven photocatalysis

由草酰胺和尿素在熔盐中合成同型石墨氮化碳异质结，用于高性能可见光驱动光催化

• DOI: 10.1039/d2nj00741j
• 发表时间: 2022
• 期刊: New Journal of Chemistry
• 影响因子: 3.3
• 作者: Ashraful Islam Molla Md.;Katsumata Hideyuki;Furukawa Mai;Tateishi Ikki;Kaneco Satoshi
• 通讯作者: Kaneco Satoshi

Improvement of photocatalytic activity of g-C3N4 by modifying aromatic rings

芳环修饰提高g-C3N4光催化活性

• 发表时间: 2022
• 作者: Motoki Sato;Hideyuki Katsumata;Ikki Tateishi;Mai Furukawa;and Satoshi Kaneco
• 通讯作者: and Satoshi Kaneco