d^<10>電子状態の典型金属酸化物光触媒による水の分解反応

d^<10>典型金属氧化物光催化剂在电子态下的水分解反应

• 批准号: 14050044
• 负责人: 井上 泰宣
• 金额: $ 1.66万
• 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: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14050044/
• 关键词: 光触媒; 水の分解反応; d^<10>電子状態; 典型金属酸化物; RuO_2坦持; 分極場; 電子構造

本年度の研究では、水の分解反応に対し、新しい光触媒系を確立することを目的とし、d^<10>電子状態の典型金属イオンの中で、4p構造のGa^<3+>,および5p構造のIn^<3+>を含む典型金属酸化物について、水の分解反応に対する光触媒活性を調べ、高い活性をたらす電子構造と局所歪み構造について調べた。Min_2O_4(M=Ca, Sn)およびSn_xBa_<1-x>In_2O_4(x=0.93)に1wt%のRuO_2を担持した光触媒は、Xeランプ光照射により、安定に水素と酸素を生じ、その生成比はほぼ化学量論比を与えた。これに対し、RuO_2担持AlnO_2(A=Li, Na)およびLaInO_3は、Xe光照射条件下で、ほとんど活性を示さなかった。Min_2O_4(M=Ca,Sn)やSn_xBa_<1-x>In_2O_4(x=0.93)は、共に連結したInO_6八面体から構成される。InO_6八面体構造を比較するとMin_2O_4(M=Ca, Sn)とSn_xBa_<1-x>In_2O_4(x=0.93)では、In金属イオンを取り囲む酸素八面体の重心の位置は、In^<3+>の位置よりずれており、InO_6内部に、双極子モーメントを持つ。一方、AInO_2(A=Li,Na)では、InO_6はほぼ正八面体であり、双極子モーメントを持たない。また、1wt%RuO_2担持Mga_2O_4(M=Mg, Sn, Ba)において、Hg-Xe光照射下でM=Mgでは光触媒不活性であるのに対し、M=Sn、およびM=Baの場合には、安定に水素と酸素を与える光触媒作用を示した。M=Mgの場合に、GaO_6八面体は正八面体であり、歪みは存在せず、M=Ca, M=Baでは、歪んだGaO_4四面体から構成され双極子モーメントが存在した。従って、RuO_2担持InおよびGa酸化物において、双極子モーメントの有無と光触媒活性とに良い対応関係が見られた。この結果より、双極子モーメントの存在が、局所的な内部分極場を提供し、光励起での電荷分離を促進することが見出された。密度汎関数法によるパンド計算から、d^<10>電子状態の典型金属酸化物では、価電子帯はO2p軌道で構成され、また伝導帯は広がったsおよびp混成軌道から形成されることが示された。典型金属酸化物では、伝導帯のsおよびp混成軌道はバンド分散が大きく、このため励起電子が高い移動度を持ち,高活性な光触媒作用をもたらすことが明らかとなった。

This year's research is aimed at establishing a new photocatalyst system for the decomposition of water. The target <10>electron state is typical of the metal structure, Ga^&lt;3+&gt; of the 4p structure, In^&lt;3 +&gt; of the 5p structure, and the photocatalyst activity is modulated and the high activity is modulated by the electron structure and the local distortion structure. Min_2O_4(M=Ca, Sn) Sn_xBa_<1-x>In_2O_4(x=0.93) RuO_2 supports AlnO_2(A=Li, Na) and LaInO_3. Under irradiation of Xe and Xe, the activity of RuO_2 supports AlnO_2(A=Li, Na) and LaInO_3 increases. Min_2O_4(M=Ca,Sn) Sn_xBa_<1-x>In_2O_4(x=0.93) The structure of octahedral InO_6 is compared with that of Min_2O_4(M=Ca, Sn) and Sn_xBa_<1-x>In_2O_4(x=0.93). The position of the center of gravity of octahedral InO_6 is compared with that of metal InO_6. The position of dipole in octahedral InO_6 is compared with that of metal InO_6. A square, AInO_2(A=Li,Na), InO_6 Under Hg-Xe light irradiation, M=Mg, M= Ba, M = Sn, M = Ba, M=Mg, M=Mg, M = Ba, M = Mg, M = Ba, M = Mg, M= Mg, M=Ba, M = Mg, M=Ba, M = Mg, M = Mg, Mg, When M=Mg, GaO_6 octahedron and regular octahedron exist, M=Ca, M=Ba and GaO_4 tetrahedron form dipole. The relationship between photocatalysts activity and photocatalysts activity is discussed. As a result, the existence of bipolar electrodes and the partial polar field of the local electrodes provide and the charge separation of the photoexcitation is promoted. The density function <10>method is used to calculate the electron state of a typical metal oxide. Typical metal oxides are highly dispersed, highly mobile and highly active photocatalysts.

项目成果

J.Sato, N.Saito, H.Nishiyama.Y.Inoue: "Photocatalytic Water Decomposition by RuO_2-Loaded Antimonates, M_2Sb_2O_7(M=Ca,Sr), CaSb_2O_6 and NaSbO_3, with d^<10> Configuration"J. Photochem. Photobio. A : Chemistry. 148. 85-89 (2002)

J.Sato、N.Saito、H.Nishiyama.Y.Inoue：“负载 RuO_2 的锑酸盐、M_2Sb_2O_7(M=Ca,Sr)、CaSb_2O_6 和 NaSbO_3 的光催化水分解，具有 d^<10> 构型”J.

K.Ikarashi, J.Sato, H.Kobayashi, N.Saito, H.Nishiyama, Y.Inoue: "Photocatalysis for Water Decomposition by RuO_2-Dispersed ZnGa_2O_4 with d^<10> Configuration"J. Phys. Chem.. 106・35. 9048-9053 (2002)

K.Ikarashi、J.Sato、H.Kobayashi、N.Saito、H.Nishiyama、Y.Inoue：“具有 d^<10> 构型的 RuO_2 分散 ZnGa_2O_4 的光催化作用”J. Phys. 106。・35。9048-9053（2002）

J.Sato, H.Kobayashi, N.Saito, H.Nishiyama, Y.Inoue: "Photocatalytic Activities for Water Decomposition of RuO_2-Loaded AInO_2(A=Li,Na) with d^<10> Configuration"J. Photochem. Photobio. A : Chemistry. (in press).

J.Sato、H.Kobayashi、N.Saito、H.Nishiyama、Y.Inoue：“具有 d^<10> 构型的 RuO_2 负载的 AInO_2(A=Li,Na) 的光催化水分解活性”J。