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液相反応法を利用した可視光応答水分解光触媒電極の作製

液相反应法制备可见光响应水分解光催化电极

基本信息

批准号：
14J05709
负责人：
伊澤千尋
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Meiji University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J05709/
关键词：
水分解光触媒酸窒化物水熱法直接製膜

项目摘要

可視光を利用できる水分解光触媒のひとつである LaTiO2N を研究対象とし、エネルギー変換効率の高い電極の作製を目的とした。理想的な電極作製法は、光触媒膜を金属基板上へ直接作製することであると考え、LaTiO2N 膜を金属基板上へ直接作製することを試みた。LaTiO2N は酸化物前駆体 La2Ti2O7 膜を窒化して合成されるので、酸化物前駆体を金属基板上へ直接作製することを目指した。従来法では作製が困難であった La2Ti2O7 膜を、水熱法を利用することで作製できることを明らかにした。さらに、La2Ti2O7膜を窒化することで LaTiO2N 膜を作製することに成功した。作製した LaTiO2N 膜について光電気化学測定を行った結果、LaTiO2N 膜が可視光照射下において n 型半導体として光触媒能を有することが明らかとなった。さらに、作製した LaTiO2N 膜の活性向上を目指し、光電気化学反応に用いる電解質溶液が光電流密度に与える影響を検討した。窒化過程での高温加熱による窒素欠陥の生成を抑制するため、窒化過程を経ない酸窒化物膜の直接作製を目指した。その方法として、低温条件下で結晶性の窒化物膜の直接作製が可能である溶融塩電解法を選択した。溶融塩電解を行うための装置を立ち上げ、タンタル基板上へ窒化タンタル膜の作製を試みた。LiCl-KCl-Li3N 溶融塩中でタンタル基板をアノード分極し、3 h 反応させた。得られた生成膜について元素分析した結果、タンタルと酸素が検出され、窒素は検出されなかった。反応系内に水分などの酸素源が混入していると考えられるので、今後装置の改良が求められる。

The purpose of this study is to investigate the use of visible light in the preparation of high-efficiency photocatalysts for water decomposition. An ideal electrode manufacturing method is to manufacture a photocatalyst film directly on a metal substrate. LaTiO2N precursor La2Ti2O7 film is synthesized directly on metal substrate. It is difficult to manufacture La2Ti2O7 film by hydrothermal method. LaTiO2N film was successfully fabricated by using LaTi2O7 film as a substrate. LaTiO2N film is prepared by photoelectrochemical measurement. LaTiO2N film can be used as an n-type semiconductor under visible light irradiation. The effect of electrolyte solution on photocurrent density of LaTiO2N film is discussed. In the process of annealing, the formation of nitrogen oxide is inhibited by high temperature heating, and the direct production of acid oxide film is indicated. The direct preparation of crystalline compound films under low temperature conditions is possible by the solution electrolysis method. The device for melting and electrolyzing is installed on the substrate, and the preparation of the film is tested. LiCl-KCl-Li3N melt test results show that: The results of elemental analysis were obtained from the film, and the results of elemental analysis were obtained from the film Water and acid sources are mixed in the reaction system, and improvements in the future are sought.