新規高機能複合酸化物光触媒材料の研究開発

新型高性能复合氧化物光催化材料的研发

• 批准号: 17029070
• 负责人: 葉 金花
• 金额: $ 3.46万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 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: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17029070/
• 关键词: 可視光型光触媒; NaBiO_3; 有害物質分解; 色素分解; 電子構造; 酸化物半導体; バンド構造; Nb酸化物; CsBi_2Nb_5O_<16>; パイロクロア構造; Pb_<1.83>Mg_<0.29>Nb_<1.71>O_<6.39>; 2プロパノール

近年、可視光応答型光触媒材料が非常に注目され、研究、開発がさかんに行われてきている。その多くは、酸化チタンやチタン酸ストロンチウムなどにアニオンやカチオンを微量添加し、可視光化を図っている。しかし、その手法には限界があり、活性の向上は十分でない。そこで我々は酸化チタンの枠組みにとらわれない新規複合酸化物光触媒材料の開発に取り組んだ。有機物等を分解するのに必要な酸化還元力を保ちながら、バンド構造制御を行うことによって禁制帯を狭くし、広い範囲の可視光に吸収を持たせるように試みた。これまでに安定性の観点から、様々な金属とNbの複合酸化物を固相反応法により合成し、Bi-Nb系(CsBi_2Nb_5O_<16>,CsBiNb_2O_7)とPb-Nb系(Pb(II)_<1.83>Mg_<0.29>Nb_<1.71>O_<6.39>,Pb_3MgNb_2O_9)複合酸化物を開発した。これらの化合物が可視光吸収特性を示すのはBi6sやPb6s軌道がO2p軌道とハイプリットすることによって、価電子帯のトップの位置が押し上げられたためであると考えられる。今年度はこれまでの成果を踏まえ、Bi系化合物をさらに探索したところ、新規可視光応答型光触媒材料NaBiO_3を開発した。この材料は2.6eVのバンドギャップを有し、可視光照射下において各種色素やIPAなどのガス状有機物を高効率で酸化分解することができる。特にメチレンブルー色素の分解においては、僅か8分間の可視光照射(λ>420nm)によって、MBの濃度を16mg/Lから0に減少し、その速度は窒素ドープ二酸化チタンやBiVO_4を用いた場合よりも格段に高い。バンド構造計算の結果、NaBiO_3においては伝導体のボトムは主にNa3sとO2pの混成軌道から構成され、また、価電子帯のトップは主にO2p軌道が占めていることが判明した。これらの軌道、特にsp混成軌道は局在性が比較的に弱いため、光励起したキャリアの移動に有利に働き、結果的にこの材料の高活性を形成した一因と考えられる。これらの結果は今後の高効率光触媒材料の開発に重要な指針を示した。

In recent years, visible light responsive photocatalyst materials have attracted much attention, research and development. A small amount of acid is added to the solution, and the solution is visible.しかし、その手法には限界があり、活性の向上は十分でない。The development of composite acid photocatalyst materials is discussed in this paper. The organic matter and so on decomposition essential return element protection, the structure control line, the narrow range, the visible light absorption line, attempts In this paper, the stability and stability of the complex acid compounds of Nb and Bi-Nb (CsBi_2Nb_5O_, <16>CsBiNb_2O_7) and Pb-Nb (Pb(II)_<1.83>Mg_<0.29>Nb_<1.71>O_<6.39>, Pb_3MgNb_2O_9) were studied. These compounds exhibit visible light absorption properties such as Bi6s and Pb6s orbitals, O 2p orbitals, and electron orbitals. This year's achievements in the development of Bi-based photocatalysts have been explored. A new visible light-sensitive photocatalyst material NaBiO_3 has been developed. This material has 2.6 eV of acid and visible light irradiation, and various pigments, IPA and other organic substances have high acid decomposition rate. In particular, the decomposition of the pigment was only 8 minutes after visible light irradiation (λ&gt;420nm). The concentration of MB decreased from 16mg/L to 0. The speed of decomposition of the pigment was high in the case of BiVO_4. As a result of structural calculation, the composition of NaBiO_3 and O_2p hybrid orbitals was determined. The orbit, the special sp orbit These results are important indicators for the development of high efficiency photocatalyst materials in the future.

项目成果

Photophysical and photocatalytic properties of Ca(1-x)BixVxMo(1-x)O4 solid solutions.

• DOI: 10.1021/jp0608729
• 发表时间: 2006-05
• 期刊: The journal of physical chemistry. B
• 作者: W. Yao;Jinhua Ye

Photophysical and photocatalytic properties of a new series of visible-light-driven photocatalysts M3V2O8 (M = Mg, Ni, Zn)

• DOI: 10.1021/cm051016x
• 发表时间: 2005-10-04
• 期刊: CHEMISTRY OF MATERIALS
• 影响因子: 8.6
• 作者: Wang, DF;Tang, JW;Ye, JH
• 通讯作者: Ye, JH

可視光応答型複合酸化物光触媒

可见光响应复合氧化物光催化剂

• 发表时间: 2006

Photocatalytic decomposition of acetaldehyde over rubidium bismuth niobates under visible light irradiation

• DOI: 10.2320/matertrans.46.2694
• 发表时间: 2005-12-01
• 期刊: MATERIALS TRANSACTIONS
• 影响因子: 1.2
• 作者: Kako, T;Ye, JH
• 通讯作者: Ye, JH

Photocatalytic properties of a novel layered photocatalyst CsLaSrNb2NiO9

• DOI: 10.1007/s10562-006-0101-3
• 发表时间: 2006-08
• 期刊: Catalysis Letters
• 影响因子: 2.8
• 作者: W. Yao;Jinhua Ye