Development of Co-catalysts for Artificial Photosynthesis Based on Quantum Nanostructures of Crystalline Solid Solution Oxides

基于晶体固溶氧化物量子纳米结构的人工光合作用助催化剂的研制

• 批准号: 22H02169
• 负责人: 辻 悦司
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: Tottori 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-22H02169/
• 关键词: 複合酸化物; 量子ナノ構造体; 光触媒; 電極触媒; 結晶性複合酸化物; 量子ナノ薄膜; 量子ドット; 逆ミセル法

マンガンやコバルトなどの遷移元素を含むスピネル型複合酸化物において、光触媒である酸化ガリウム上でのナノ形態制御を行った。具体的にはシクロヘキサン溶媒中で逆ミセルを形成し、その1 nmにも満たない水相中で前駆体である水酸化物前駆体を合成した。ここに担体となる酸化ガリウムと逆ミセルの開裂剤であるエタノールを加え、攪拌により前駆体を酸化ガリウム上に担持した。得られた試料をデカンテーションにより回収後、大気中で焼成し、酸化ガリウム上にスピネル型複合酸化物量子ナノ構造体を合成した。エタノールを加えて前駆体を担持する際、少量のアンモニア水を添加することで担持の際の溶液のpHを変化させた。pH 8では原子数層程度の量子薄膜と一部4 nm程度の量子ドットが得られたのに対し、pH 10では膜厚5 nm程度のナノ薄膜が主に得られ量子ドットのサイズもやや増大した。また前者では量子薄膜と量子ドットとで化学組成にずれが生じたのに対し、後者ではいずれの構造体も類似の化学組成であることを見出した。これらの構造変化を明らかにするため、担持の際の前駆体および酸化ガリウムの表面電荷をゼータ電位測定により評価した。pH 8の溶液中では、前駆体表面が負に、酸化ガリウム表面が正に帯電していたのに対し、pH 10ではどちらも負に帯電していた。以上のことから、pH 8では前駆体-酸化ガリウム間での静電相互作用が強く前駆体が担体表面を広く覆うように担持されたのに対し、pH 10では前駆体が溶液中で凝集した後にデカンテーション時に担体に担持されたため、前者で数原子層の量子薄膜が、後者では5 nm程度のナノ薄膜が主に形成したと推察される。

The migration of elements in the catalyst is controlled by the morphology of the complex acidifier. Specific examples include the formation of precursors in aqueous phase and the synthesis of acid precursors in aqueous phase. This is the first time that the catalyst has been acidified. After the sample was recovered, the sample was calcined and acidified. The sample was synthesized into a complex acid quantum structure. When the precursor is added, a small amount of water is added, and the pH of the solution is changed. Quantum thin films with a thickness of 4 nm at pH 8 and a thickness of 5 nm at pH 10 were obtained. The former is a quantum thin film with a chemical composition similar to that of the latter. The structure of the film was changed to the surface of the film. pH 8 in the solution, the precursor surface is negative, acidic, the surface is positive, pH 10 in the negative The electrostatic interaction between the precursor and the acid solution at pH 8 is strong, and the precursor is supported on the surface of the support at pH 10. The former is a quantum thin film with several atomic layers, and the latter is a thin film with a thickness of 5 nm.

项目成果

ブラウンミラーライト型 Fe-Co 複合酸化物水電解アノードの中性における耐久性

棕粒石型Fe-Co复合氧化物水电解阳极中性条件下的耐久性

• 发表时间: 2022
• 作者: 岡田拓之;辻悦司;北野翔;幅崎浩樹;菅沼学史;片田直伸
• 通讯作者: 片田直伸

酸化物担体上での逆ミセル法による複合酸化物ナノ薄膜形成とその機構

氧化物载体上反胶束法形成复合氧化物纳米薄膜及其机理

• 发表时间: 2022
• 作者: 平田祐樹;辻悦司;菅沼学史;片田直伸
• 通讯作者: 片田直伸

Solvothermal Synthesis of Spinel-type MFe2O4 (M: Ni, Mn and Ca) Particles Smaller than 2 nm in Diameter

直径小于2 nm的尖晶石型MFe2O4（M：Ni、Mn和Ca）颗粒的溶剂热合成

• 发表时间: 2022
• 作者: Watari Ikuta;Takumi Tarohata;Etsushi Tsuji;Satoshi Suganuma and Naonobu Katada
• 通讯作者: Satoshi Suganuma and Naonobu Katada

中性域での長時間水電解に対するブラウンミラーライト型 Fe-Co 酸化物アノードの組成および構造変化

中性区长期电解水过程中褐针石型Fe-Co氧化物阳极的成分和结构变化

• 发表时间: 2022
• 作者: 岡田拓之;辻悦司;北野翔;幅崎浩樹;菅沼学史;片田直伸
• 通讯作者: 片田直伸

直径5 nm以下のスピネル型鉄系複合酸化物超微粒子の合成と酸素発生電極触媒としての応用

直径5 nm以下超细尖晶石型铁基复合氧化物颗粒的合成及其在产氧电催化剂中的应用

• 发表时间: 2022
• 作者: 生田亘;多郎畑匠;辻悦司;菅沼学史;片田直伸
• 通讯作者: 片田直伸