可視光応答型光触媒によるメタン転化や水の光分解反応

使用可见光响应光催化剂进行甲烷转化和水光解反应

• 批准号: 08F08080
• 负责人: 堂免 一成
• 金额: $ 1.02万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08F08080/
• 关键词: 光触媒; メタンの部分酸化; メタンの水蒸気改質; 水の分解; 水素製造; メタン部分酸化; 可視光

新規光触媒の調製太陽光エネルギーを利用するためには,可視光を吸収する半導体材料の開発・利用が必須である。注目されている光触媒材料は通常の酸化物では紫外光しか吸収せず、太陽エネルギー変換としては効率が低くなってしまう。そこで注目したのが窒素を構成元素とする(オキシ)ナイトライド系光触媒であり、酸化物(オキサイド)と比較してバンドギャップが狭くなり、かつ水の分解反応に活性を示すバンド位置を有する材料が多く存在する。これらのナイトライド材料を、酸化物を出発原料としアンモニア流通下で調製する方法、またメソポーラス材料を鋳型としてナノ粒子のナイトライドの調製を試みた。光触媒反応活性の評価まず、上記のように調製した可視光応答型光触媒を用いて、メタンの活性化の有無について検討を行った。また同時に、水分解に対する活性評価も行い、さらに可視光照射でのメタンと水を改質させる光触媒反応を検討した。本実験は主に光源としてキセノンランプ、ガラス反応管、ガスクロマトグラフィーにより実施した。様々な新規触媒が上記反応に活性を示すことを見出した。またナノサイズの光触媒粒子が高い光触媒活性を有することを見出した。反応メカニズムの解明上記の反応結果に基づき、反応メカニズムを解明し、最適な触媒の設計指針を得た。微粒子の光触媒の調製により、光触媒活性が大幅に向上する理由を検討し、高比表面積化と粒子径が小さくなり再結合の頻度を減少させることが分かった。反応機構の理解のために同位体を用い、光照射時における本反応の活性サイトを解明することを試み、新規な知見を得ることができた。本研究の総括と報告本研究により得られた結果をまとめ、別記の学術論文や学会にて発表した。

New rules on photocatalytic の modulation sunlight エ ネ ル ギ ー を using す る た め に は, visible light suction 収 を す る semiconductor materials の open 発, must use が で あ る. Attention さ れ て い る photocatalytic materials は の acidification content usually で は ultraviolet し か suction 収 せ ず, sun エ ネ ル ギ ー variations in と し て は sharper rate が low く な っ て し ま う. そ こ で attention し た の が smothering element を elements と す る (オ キ シ) ナ イ ト ラ イ ド of photocatalytic で あ り, acidification (オ キ サ イ ド) と compare し て バ ン ド ギ ャ ッ プ が narrow く な り, か つ water の break down the 応 を に activity in す バ ン ド position を have す る material が く exist more す る. こ れ ら の ナ イ ト ラ イ を ド materials, acidification を out 発 materials と し ア ン モ ニ ア circulation under で す modulation, ま る method た メ ソ ポ ー ラ ス material を type where と し て ナ ノ particle の ナ イ ト ラ イ ド の modulation を try み た. Photocatalytic activity against 応 の review 価 ま ず, written の よ う に modulation し た visible light 応 type a photocatalytic を with い て, メ タ ン の activeness の presence of に つ い て 検 line for を っ た. ま た に at the same time, water decomposition に す seaborne る activity evaluation 価 も い, さ ら に visible light irradiation で の メ タ ン と water を modification さ せ る photocatalytic anti 応 を beg し 検 た. This be 験 は main に light と し て キ セ ノ ン ラ ン プ, ガ ラ ス 応 tube, ガ ス ク ロ マ ト グ ラ フ ィ ー に よ り be applied し た. The new regulation of 々な catalyst が is marked with anti応 に activity を, which shows す とを とを and とを. Youdaoplaceholder0 ズ ズ <s:1> photocatalyst particles が high <s:1> photocatalyst activity を する する とを とを is seen in た た. By inverting the 応メカニズム 応メカニズム solution, the result of inverting the 応 is に basis づ 応メカニズム, inverting the 応メカニズムを solution is, and the optimal な catalyst <e:1> design pointer is を, resulting in た. Particles の photocatalytic の modulation に よ り, photocatalytic activity が に sharply upward す る reason を beg し 検, ratio of surface area と が small particle diameter さ く な り combining の frequency を reduce さ せ る こ と が points か っ た. の 応 authorities understand の た め に を い, with a body when light に お け る this anti 応 の active サ イ ト を interpret す る こ と を み, new rules な knowledge を have る こ と が で き た. This study 総 総 (including と) reports the られた results of this study によ と, and also notes to the や academic paper や and the にて release table of the society た た.

项目成果

A new method to prepare Tantalum (V) Nitride with enhanced activity for photocatalytic hydrogen evolution

一种制备具有增强光催化析氢活性的氮化钽（V）的新方法

• 发表时间: 2009
• 作者: Leny Yuliati;Jae-Hun Yang;Kazuhiko Maeda;Tsuyoshi Takata;Kazunari Domen
• 通讯作者: Kazunari Domen

Nonoxidative Coupling of Methane over Supported Ceria Photocatalysts

• DOI: 10.1021/jp712029w
• 发表时间: 2008-04
• 期刊: Journal of Physical Chemistry C
• 影响因子: 3.7
• 作者: L. Yuliati;T. Hamajima;T. Hattori;H. Yoshida

Ce、Co系熱触媒と可視光応答型光触媒を組み合わせたVOC(トルエン)分解に関する研究

Ce、Co基热催化剂与可见光响应光催化剂组合分解VOC（甲苯）的研究

• 发表时间: 2008
• 作者: 染川正一;YULIATI Leny;石川麻子;石川明生;堂免一成
• 通讯作者: 堂免一成

Formation of germanium nanoparticles in silica glass studied by optical absorption and X-ray absorption fine structure analysis

通过光吸收和X射线吸收精细结构分析研究石英玻璃中锗纳米颗粒的形成

• 发表时间: 2009
• 期刊: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 267
• 作者: Tomoko Yoshida;Shunsuke Muto;Leny Yuliati;Hisao Yoshida;Yasuhiro Inada
• 通讯作者: Yasuhiro Inada

Clustering of germanium atoms in silica glass responsible for the 3.1eV emission band studied by optical absorption and X-ray absorption fine structure analys

通过光学吸收和 X 射线吸收精细结构分析研究了石英玻璃中负责 3.1eV 发射带的锗原子簇

• 发表时间: 2009
• 期刊: Journal of Nuclear Materials 386-388
• 作者: Tomoko Yoshida;Shunsuke Muto;Leny Yuliati;Hisao Yoshida;Yasuhiro Inada
• 通讯作者: Yasuhiro Inada