インタ-カレ-ト型層状半導体の光触媒機能

插层层状半导体的光催化功能

• 批准号: 02203221
• 负责人: 井上 泰宣
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Nagaoka University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1990
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1990 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-02203221/
• 关键词: 水の光分解反応; トンネル構造酸化物; ヨウ化物超微粒子

半導体による人工光合成型エネルギ-の高効率変換において、光励起電子と正孔の有効分離および反応にあずかる活性点の高濃度化を達成する必要がある。本研究では、トンネル構造の酸化物M_2Ti_nO_<2+1>(M=アルカリ金属)に触媒活性体をインタ-カレ-トする方法を検討すると共に、超微粒子ヨウ化物の電荷移動について調べた。酸化物に種々の触媒活性体(Ru,Ir,Mn,PtあるいはRh)を湯浴加熱法に加え、新しい方法としてマイクロ波加熱法を用いてインタ-カレ-トさせ、還元処理あるいは酸化処理を施して光触媒とした。通常の湯浴加熱法に比べマイクロ波加熱では、著しく高い濃度で触媒活性体がインタ-カレ-トされることを見出した。水の光分解反応において、酸化処理によって活性が発現するRuおよびIrでは、水素および酸素がほぼ化学量論比で生成する高い活性を示した。X線光電子分光スペクトルの解析から、活性な光触媒のRu 3d_<5/2>準位は酸化物RuO_2の値とほぼ一致し、Ru(IV)種が活性種となることを明らかにした。アルカリ金属イオンの種類を変えた場合に、光触媒活性は、Liでは例外的に低いが、Rb→K→Naの順に増加した。この触媒活性序列が、M_2Ti_nO_<2n+1>結晶の単位胞の格子定数の変化とよく対応することを見出し、M=Naにおける高活性を、インタ-カレ-トされるRuとトンネル空間との適合性に基づい説明した。本研究で最も高い活性を示したRuO_2/Na_2Ti_6O_<13>光触媒系において、波長330nmでの量子収率として3.9%の値が達成できた。層状半導体超微粒子として、PbI_2,BiI_2の3種類の化合物を選び、その形成過程をストップフロ-分光法で調べ、ビオロゲインへの光誘起電荷分離効率をレ-ザ-フラッシュフォトリシスにより測定した。電荷移動の過程はμsより早く、吸着状態への電荷移動であること、および吸収光子密度がきわめて小さい場合にのみ、電荷分離効率が大きくなることを明らかにした。

It is necessary to realize the high efficiency conversion of artificial photosynthesis in semiconductor, the effective separation of photoexcited electrons and positive pores, and the high concentration of active sites. In this study, we investigated the methods for the investigation of the charge transfer of M_2Ti_nO_<2+1>(M= Al_2O_3), an acid compound of the organic structure. Acidizing agent, catalyst active body (Ru,Ir,Mn,Pt), bath heating method, new method, wave heating method, reduction treatment, acidification treatment, photocatalyst treatment. Generally, the bath heating method is more effective than the wave heating method. Ru and Ir, which are active during the photolytic reaction of water and acidification, are also active during the production of water and acids in stoichiometric proportions. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis of Ru 3d_<5/2> quasi-acid compound RuO_2 and Ru(IV) species in active photocatalyst. In the case where the type of photocatalyst is different, the photocatalyst activity is lower, Rb→K→Na increases. This catalytic activity sequence is consistent with the change in the lattice constant of the unit cell of the M_2Ti_nO_<2n+1> crystal. The high activity of M=Na and the suitability of the Ru/Ti space for inta-kai-te storage are explained in this paper. In this study, the highest activity of RuO_2/Na_2Ti_6O_<13>photocatalyst system was achieved, and the quantum yield was 3.9% at 330nm. The selection and formation process of three kinds of compounds of layered semiconductor ultrafine particles, PbI_2 and BiI_2, were determined by using a method of optical spectroscopy. The charge transfer process changes from μs to μs. The charge transfer process changes from μ s to μ s. The charge separation efficiency changes from μ s to μ s.

项目成果

Yasunobu.Inoue,Toyoyuki.Kubokawa,Kazunori.Sato: "Photocatalytic Activity of Alkali Metal Titanates Combined with Ru for Decomposition of Water" J.Phy.Chem.,.

Yasunobu.Inoue、Toyoyuki.Kubokawa、Kazunori.Sato：“碱金属钛酸盐与 Ru 结合用于分解水的光催化活性”J.Phy.Chem.,。

Y.Nosaka: "Finite Depth Spherical Well Model for Excited Statcs of clltrasmall Semiconducton Particles.An AMlication" J.Phys.Chem.95. (1991)

Y.Nosaka：“超小半导体粒子激发态的有限深度球井模型。AMlication”J.Phys.Chem.95。

M.Aizawa,Y.Nakagawa,Y.Nosaka,N.Fujii,H.Miyama: "Preparation of Hollow TiO_2 Fiber" J.NonーCrystalline Solid. 124. 112-115 (1990)

M.Aizawa、Y.Nakakawa、Y.Nosaka、N.Fujii、H.Miyama：“空心 TiO_2 纤维的制备”J.Non-Crystalline Solid 124. 112-115 (1990)。

Y.Nosaka,N.Ohta,H.Miyama: "Photochemical Kinetics of Ultrasmall Semiconductor Particles in Solution:Effect of Size on the Quantum Yield of Electron Transfer" J.Phys.Chem.,. 94. 3752-3755 (1990)

Y.Nosaka,N.Ohta,H.Miyama：“溶液中超小半导体颗粒的光化学动力学：尺寸对电子转移量子产率的影响”J.Phys.Chem.,。

Yasunobu.Inoue,Toyoyuki.Kubokawa,Kazunori.Sato: "Photocatalytic Activty of Sodium Hexatitanate,Na_2Ti_6O_<13>,with A Tunnel Structure for Decomposition of Water." J.Chem.Soc.,Chem.Commun.,. 19. 1299-1300 (1990)

Yasunobu.Inoue,Toyoyuki.Kubokawa,Kazunori.Sato：“具有隧道结构的六钛酸钠 Na_2Ti_6O_<13> 的光催化活性用于分解水。”