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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

基本信息

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

项目摘要

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。

The new regulation requires the development and utilization of semiconductor materials for the absorption of visible light. Note that the photocatalyst material has a low UV absorption rate compared with the usual acid compound. Note that the constituent elements of the photocatalyst system are mainly composed of acid compounds, which are relatively narrow and active in the decomposition of water. The method of preparing the raw material and the acidizing agent under the condition of circulation, the method of preparing the raw material and the method of preparing the raw material and the acidizing agent under the condition of circulation, the method of preparing the raw material and the acidizing agent are tested. Photocatalyst reaction activity evaluation, the above mentioned modulation, visible light response type photocatalyst application, the activation and the presence or absence of the modification At the same time, water decomposition is the activity evaluation method, and visible light irradiation is the catalyst reaction method. This is the main source of light, and the main source of light. The new regulations are listed below. Photocatalyst particles with high photocatalytic activity can be seen in the following ways: The results of the analysis of the reaction system are as follows: basic analysis, analysis of the reaction system, design guidelines for optimal catalyst. The modulation of photocatalyst particles, the reasons for the significant increase in photocatalyst activity, the increase in specific surface area, the decrease in particle size, and the decrease in recombination frequency are discussed. The understanding of the reaction mechanism is based on the use of isotopes and the activation of the reaction mechanism when irradiated with light. This study includes a summary of the results obtained from this study and a summary of the academic papers published by the Society.