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反応場の解明による多機能・高性能複合光触媒の開発

阐明反应场开发多功能高性能复合光催化剂

基本信息

批准号：
15K21610
负责人：
角田世治
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Aomori Prefectural Industrial Technology Research Center
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-01 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

平成２８年度では、複合光触媒における高活性領域は接合界面に近い表面領域であるという前年度に得られた知見に基づき、複合化形態を制御することで高活性な複合光触媒材料を開発することを目的とした。ここで光触媒材料としては、これまでに最も活性が高かった銅酸化物光触媒（Cu2OまたはCuO）と鉄酸化物光触媒（α-FeOOH）からなる複合光触媒に着目した。まず、前年度に得た知見から、光触媒粒子同士が結合してなる光触媒複合体が高い活性を発揮するために具備すべき構造を検討した。その結果、接合界面に近い表面領域が多い構造を得るためには、①個々の接点において接合界面が小さく、②接点の数が多いことが必要との結論に至った。次に、この構造を実現する光触媒複合体の合成方法を検証したところ、銅酸化物光触媒粒子と鉄酸化物光触媒粒子を分散媒中で凝集させることで高活性な複合光触媒を得ることができた。この方法は、昨年度までに行った従来法と異なり、焼成などの加熱処理はしない。そのため、粒子同士の接触面積が増え接点の数が減る焼成の影響を受けずに複合体が得られる。この凝集法で得た複合光触媒の活性は、可視光照射下における水溶液中有機色素（メチルオレンジ）の分解反応によって検証した。その結果、同じ出発材料・複合化比率で得た従来法による複合光触媒より高い活性を示し、複合化比率によっては約２倍の活性を示した。以上、本事業では銅酸化物と鉄酸化物を用いた光触媒複合体の構造と活性の関連性を検証し、接合界面に近い表面が特に高活性であることを明らかにし、この知見に基づき高活性な光触媒を得た。特に最終年度で得た簡易製法は、様々な材料の組合せ検証を容易にするであろう。本事業の成果は、高活性な複合光触媒を得る一つの構造的指針を与えると共に、簡易製法の提案により複合光触媒の開発を加速することができると期待される。

In 2008, the composite photocatalyst was developed in the field of high activity, near the interface, and in the field of composite morphology. The photocatalyst material has the highest activity, Cu2O and FeOOH. In the past year, the photocatalyst particles have been combined with each other, and the photocatalyst complex has a high activity and a high structure. The result is that the joint interface is near the middle of the surface, the structure is obtained, the joint interface is small, the number of joints is necessary, and the conclusion is obtained. The structure of the photocatalyst complex is demonstrated by the method for synthesizing Cuprate photocatalyst particles and Ferrate photocatalyst particles in a dispersion medium. This method is different from that of the previous year, and the heating treatment is different from that of the previous year. The contact area of particles increases, the number of contacts decreases, the effect of burning decreases, and the complex increases. The activity of the composite photocatalyst obtained by the coagulation method is demonstrated by the decomposition reaction of organic pigment in aqueous solution under visible light irradiation. As a result, the composite photocatalyst has a high activity and a recombination ratio of about 2 times. In the above, the relationship between the structure and activity of the photocatalyst complex in the application of cuprate and ferrite has been proved, and the high activity of the photocatalyst near the surface of the joint interface has been obtained. In particular, the final year has been achieved by a simple method of manufacturing, and the combination of materials is easy to verify. The achievement of this project is to accelerate the development of a highly active composite photocatalyst by proposing a simple process.