量子サイズの固定化金属酸化物上での高効率な光触媒反応とそのダイナミクス

量子尺寸固定化金属氧化物的高效光催化反应及其动力学

• 批准号: 03650659
• 负责人: 安保 正一
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Osaka Prefecture University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1991
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1991 至 1992
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03650659/
• 关键词: 光触媒反応; 人工光合成; 固定化触媒; 量子化サイズ効果; 酸化チタン; ゼオライト; NOx分解; 二酸化炭素の還元; メタノ-ル合成; 酸化バナジウム

本課題では、触媒表面のモデルと考えられ、また、反応に対し量子化サイズ効果が期待できる量子サイズの固定化金属酸化物触媒を調製し、その上での高効率な光触媒反応の誘起とそれら光触媒反応のダイナミックスに関しての研究を実施した。量子サイズの固定化酸化チタン触媒を調製し、そのホトルミネッセンス挙動を調べることにより、触媒の励起状態が(Ti^<3+>-O^-)種として理解できることを明らかにした。二酸化炭素と水の存在下で固定化酸化チタン触媒を光照射するとメタン、メタノール、および一酸化炭素が生成できること(人工光合成型光触媒反応)を初めて見いだすとともに、反応収率に及ぼす反応温度や添加した水量の影響を検討し、反応の最適条件を明らかにした。また、担体をY-ゼオライトにするとメタノールの選択的な合成が可能になることを見いだした。二酸化炭素や水の存在下でのホトルミネッセンスのダイナミクスを検討し、触媒の励起種(Ti^<3+>-O^-)がこれらと直接反応し、炭素ラジカルや水素および水酸基ラジカルを生成し反応が進行する機構を提案した。ZSM-5ゼオライト固定化銅イオン(Cu^<2+>)試料を還元し、量子サイズのCu^+/ZSM-5触媒を調製し、これを光触媒として常温でNOxを窒素と酸素へ直接分解できることを見いだした。Cu^+イオンの励起状態からのホトルミネッセンス挙動をNO存在下で検討し、NOx光触媒分解反応の機構を明らかにした。 以上、本研究では、当初の研究目標が達成でき充分な研究成果を上げることができた。

This project aims to investigate the effects of quantum chemistry on the surface of photocatalyst and the high efficiency of photocatalyst reaction. Immobilized acidizing catalyst of quantum chemistry is modulated, and the excitation state of catalyst is (Ti^<3+>-O^-). In the presence of diacidified carbon and water, the influence of immobilized acidified carbon catalyst light irradiation on the reaction rate, reaction temperature and amount of water added was discussed. The composition of the selected material is possible because of the presence of the carrier. The mechanism of direct reaction, formation and reaction of catalyst excitation species (Ti^<3+>-O^-) in the presence of diacidified carbon water was proposed. ZSM-5 photocatalyst immobilized Cu^+(Cu ^+) sample was prepared by reduction and quantum oxidation of Cu^+/ZSM-5 catalyst. The photocatalyst was prepared by direct decomposition of NOx and acid at room temperature. The mechanism of NOx photocatalytic decomposition reaction in the presence of NO is discussed. Above, this research is opposite, the original research goal achieves

项目成果

Hiromi,Yamashita: "Photocatalytic Reduction of CO_2 with H_2O on Well-defined Tio_2 Catalysts" Res.Chem.Intermedi.19. (1993)

Hiromi，Yamashita：“在明确的 Tio_2 催化剂上用 H_2O 光催化还原 CO_2”Res.Chem.Intermedi.19。

Nobuaki,Negishi: "Characterization of Copper Ion Catalyst Encapsulated in SiO_2 Matrices by Sol-Gel Method and Their Photocatalytic Activity for Decomposition of NO into N_2 and O_2 at 275 K" J.Phys.Chem.(1993)

Nobuaki,Negishi：“通过溶胶-凝胶法表征封装在 SiO_2 基质中的铜离子催化剂及其在 275 K 下将 NO 分解为 N_2 和 O_2 的光催化活性”J.Phys.Chem.(1993)

Masakazu,Anpo: "Photochemical Conversion and Storage of Solar Energy" Kluwer Academic Publishers,The Netherlands, 660 (1991)

Masakazu，Anpo：“太阳能的光化学转换和存储”Kluwer 学术出版社，荷兰，660（1991）

安保,正一: "「実験化学講座」13巻" 丸善, (1993)

Anbo, Shoichi：《实验化学教程》第 13 卷，丸善，（1993 年）

松岡,雅也: "季刊化学総説「光が関わる触媒化学」、日本化学会編" 学会出版センター, (1993)

松冈雅也：“季刊化学评论‘涉及光的催化化学’，日本化学会编辑”学会出版中心，（1993）