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規則化構造酸化物内での金属イオンの配列制御に基づく協奏触媒機能

基于有序结构氧化物中金属离子排列控制的协同催化功能

基本信息

批准号：
19028050
负责人：
寺岡靖剛
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kyushu University
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：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

複合金属酸化物中での金属イオンの規則配列に伴う新たな協奏的触媒機能の発現を目指し、ダブルペロブスカイト(AA'B^<2+>B'O_6;A,A'=Ba,Sr,Ca,La;B^<2+>=Co,Ni,Cu,Zn:B'=W,Ta,Nb,Ti)の合成、粉末X線回折、リートベルト解析による結晶構造解析、および光学的バンドギャップ(Eg)測定と光触媒活性について検討した。Bサイト金属イオンの価数差(Δ)が4価(B^<2+>-W^<6+>)、3価(B^<2+>-Ta^<5+>, Nb^<5+>)、2価(B^<2+>-Ti^<4+>)となるダブルペロブスカイトを設計し、固相反応法により合成した。X線回折パターンより、Δが4および3の化合物は完全な規則化構造をとり、立方晶(Ba_2B^<2+>WO_6、LaBaB^<2+>TaO_6、LaBaB^<2+>NbO_6)は超格子線の存在から、正方晶(Sr_2B^<2+>WO_6:B^<2+>=Co,Ni,Cu)は(l01)面などの回折線強度から規則化構造を判断できることがわかった。一方、斜方晶や単斜晶系の規則化構造の判定にはリートベルト解析が不可欠であること、Δが2の場合には規則化が不完全で、例えば単斜晶系のLa_2ZnTiO_6では90%の規則化率であることを明らかにした。合成した試料のEgは1.7-4.8eVで、B'イオンに強く依存することを見出した。紫外光を用いた水溶液系におけるメタノールの光還元によるH_2生成反応、Ag^+光還元反応を行ったところ、前者の反応には全ての触媒が不活性であった。一方、後者に対してはLa_2ZnTiO_6(Eg=3.91eV)のみが特異的に活性を示し、その表面積当りの比活性はTiO_2(Eg=3.2eV)の約3倍であり、La_2ZnTiO_6は光照射による電荷分離能を有し、励起電子の還元力はTiO_2より高いことがわかった。また、W系ダブルペロブスカイトは反応条件下で分解し、溶液中での光触媒としての利用は困難であることがわかった。

The regular arrangement of the metals in the complex metal acids is accompanied by the development of new catalytic functions. The synthesis of the complex metal acids (AA'B^<2+>B'O_6;A,A'=Ba,Sr,Ca,La;B^<2+>=Co,Ni,Cu,Zn:B'=W,Ta,Nb,Ti), the X-ray reflection of the powder, the analysis of the crystal structure, and the determination of the photocatalytic activity of the complex metal acids are discussed. The number difference (Δ) between B and Ti is 4 (B^<2+>-W^<6+>), 3 (B^<2+>-Ta^<5+>, Nb^<5+>), 2 (B^<2+>-Ti^<4+>). The X-ray reflection of the compound is completely regular structure, cubic crystal (Ba_2B^<2+>WO_6, LaBaB ^<2 +>TaO_6, LaBaB ^<2+>NbO_6) is superlattice line, tetragonal crystal (Sr_2B^<2+>WO_6:B^<2+>=Co,Ni,Cu) is regular structure. The determination of regularization structure of monoclinic and orthorhombic crystal systems is based on the analysis of incomplete regularization in the case of Δ 2. For example, the regularization rate of monoclinic La_2ZnTiO_6 is 90%. The Eg of the synthesized sample is 1.7-4.8eV, and the B'is strongly dependent. UV light is used in aqueous solutions to produce H_2 and Ag^+ photoreducers, and the former is inactive. La_2ZnTiO_6(Eg=3.91eV) has a specific activity about 3 times higher than TiO_2(Eg=3.2eV). La_2ZnTiO_6 has a charge separation energy under light irradiation and a high electron excitation energy compared with TiO_2. It is difficult to decompose and utilize photocatalyst in solution.