[オキシ]ナイトライド光触媒による水の可視光完全分解

ガリウム、ゲルマニウムをベースとしたオキシナイトライド、ナイトライドが光照射下で水を水素と酸素に完全分解できることが見出された。様々な前駆体と窒化方法などの合成条件を最適化した。金属酸化物を出発原料としアンモニア気流中下で焼成することにより窒化するのが最も高活性な光触媒を得るのに適していることがわかった。Ge3N4の組成で表される化合物をRuO2で修飾することにより高効率で水を水素と酸素に分解できることがわかった。Ge3N4はバンドギャップが大きく紫外光しか利用できないため、可視光を利用できる他の材料を開発する必要があった。GaN、Ge3N4はバンドギャップが大きく紫外光しか吸収しない。一方InN,SnNxはバンドギャップが小さすぎて水分解を進行させるエネルギーがなく、また光照射下で不安定な材料である。よって可視光利用のための新規光触媒材料を開発することが必要となり、新たにナイトライド系の複合材料の探索を行った。その結果、GaNとZnOの固溶体が可視光で水を完全分解できることを見出した。GaN-ZnOの固溶体はZnOとGa203の混合粉末をアンモニア気流中下で焼成することにより得られる。これはZnOが一部アンモニアにより還元され金属になり、融点の低いZn金属は溶融状態となりフラックスとして働くため固溶体が形成されることがわかった。これをもとに溶融金属をフラックスとして用い様々な複合系オキシナイトライドの合成を行った。

ガリウム、ゲルマニウムをベースとしたオキシナイトライド、ナイトライドが光照射下で水を水素と酸素に完全分解できることが見出された。様々な前駆体と窒化方法などの合成条件を最適化した。金属酸化物を出発原料としアンモニア気流中下で焼成することにより窒化するのが最も高活性な光触媒を得るのに適していることがわかった。Ge3N4の組成で表される化合物をRuO2で修飾することにより高効率で水を水素と酸素に分解できることがわかった。Ge3N4はバンドギャップが大きく紫外光しか利用できないため、可視光を利用できる他の材料を開発する必要があった。GaN、Ge3N4はバンドギャップが大きく紫外光しか吸収しない。一方InN,SnNxはバンドギャップが小さすぎて水分解を進行させるエネルギーがなく、また光照射下で不安定な材料である。よって可視光利用のための新規光触媒材料を開発することが必要となり、新たにナイトライド系の複合材料の探索を行った。その結果、GaNとZnOの固溶体が可視光で水を完全分解できることを見出した。GaN-ZnOの固溶体はZnOとGa203の混合粉末をアンモニア気流中下で焼成することにより得られる。これはZnOが一部アンモニアにより還元され金属になり、融点の低いZn金属は溶融状態となりフラックスとして働くため固溶体が形成されることがわかった。これをもとに溶融金属をフラックスとして用い様々な複合系オキシナイトライドの合成を行った。