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時間分解XAFS測定を用いた光触媒の構造・電子状態変化の追跡

使用时间分辨 XAFS 测量跟踪光催化剂的结构和电子状态变化

基本信息

批准号：
22KJ3125
负责人：
金澤知器
金额：
$ 2.83万
依托单位：
High Energy Accelerator Research Organization
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ3125/
关键词：
半導体光触媒助触媒時間分解測定 XAFS

项目摘要

研究初年度の成果として、光触媒粉末懸濁液を用いた、時間分解XAFS実験の基礎的なセットアップを整えた。また、モデル材料を用いて時間分解XAFS実験を行った結果、光照射中の助触媒の電子状態が変化する様子を観測することに成功した。以下に、詳細を述べる。助触媒としてCoとIrの酸化物種、可視光応答をする半導体光触媒としてN,F共ドープTiO2 (TiO2;N,F)を用いて、Co or Ir酸化物担持TiO2;N,Fを調製した。調製した試料について、水の酸化反応に対する光触媒活性を調べた結果、Co及びIrの酸化物種は光触媒的な水の酸化反応の助触媒として働いていることを確認した。このような試料について、光触媒表面に担持されたCoとIrの酸化物種の、光照射後の電子状態を調べるために、研究実施に合わせて申請したPF-AR NW14Aを用いた実験課題(2022G021)の中でポンププローブ型時間分解XAFS測定を行った。結果として、CoとIrの双方で、光照射に伴い担持金属種内に正孔が生成していることが示唆された。助触媒内部の正孔生成と失活に関するキャリアダイナミクスを調べるために、ポンプレーザー光とプローブX線の同期を変化させた時間分解XAFS測定についても行った。結果として、Ir酸化物種を担持した場合は光照射直後数psで正孔が生成し1 ~ 100 ns程度の数成分の寿命で失活する様子が見られた。他方でCo酸化物種では、光照射後500 nsかけて正孔が生成した後、100 nsを超える寿命で失活する様子が見られた。このように、担持物によって正孔の振る舞いが大きく異なることが明らかとなった。

The results of the initial research, the use of photocatalyst powder suspension, the time decomposition of XAFS and the basis of the adjustment XAFS is used to measure the electron state of the promoter under light irradiation. The following is a detailed description. Co-catalysts such as Co and Ir acidified species and semiconductor photocatalysts that respond to visible light are used together with TiO2 (TiO2;N,F), and Co or Ir acidified species support TiO2;N,F are modulated. The results of the modification of the sample and the acidification reaction of water show that Co and Ir can be used as the catalyst for the acidification reaction of water. In this paper, the sample preparation, the support of Co and Ir on the surface of photocatalyst, the electronic state modulation after light irradiation, the research and implementation of the application of PF-AR NW 14A, the application of PF-AR NW 14A, and the determination of XAFS in the middle of the time decomposition method (2022G021) were studied. The results showed that the positive holes in the supporting metal species were formed by light irradiation. The formation and deactivation of positive pores in the interior of the catalyst are related to the time decomposition of XAFS measurements. The results showed that the positive pores were formed several ps after irradiation, and the active components were inactivated several times. Other acidified species were found after 500 ns of light irradiation, after 100 ns of light irradiation, after the formation of positive pores, and after the inactivation of positive pores. This is the first time I've ever seen a woman who's been in a relationship with someone else.