ナノ構造制御光触媒の開発

纳米结构控制光催化剂的开发

基本信息

批准号：
10F00081
负责人：
堂免一成
金额：
$ 1.22万
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：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

モリブデンメッシュ上にめっきによってCu/Sn/Zn金属多層膜を作製して硫化水素雰囲気下において焼成することによりCu2ZnSnS4光触媒電極を得た。これに独自に開発したディップCBD法によってCdSを積層し、コンポジット型光触媒電極を作製した。さらにPtを光電析法によって担持することによって非常に高い効率で、光と水のみから水素を生成することができた。走査型電子顕微鏡等による構造解析から、Cu2ZnSnS4光触媒電極はめっき条件によって電極構造がナノスケールで変化することが確認でき、最も高性能なCu2ZnSnS4光触媒電極ではチムニー状のナノ粒子の集合体で構成されることを明らかにした。Cu2ZnSnS4光触媒電極を用いて膜電極集合体(MEA)を試作し、光電極表面にトルエンと水が共存する状況下で光照射を行うと、光触媒電極の還元能によりメチルシクロヘキサンが生成した。この反応ではトルエンに6個の水素原子を付加されることから、貯蔵困難な水素を貯蔵が比較的容易な有機溶媒として貯蔵できる。4時間の反応で0.24μmolのメチルシクロヘキサンの生成を確認した。一方で0.16Cの電子が反応中に流れた事から0.27μmolのメチルシクロヘキサンの生成が期待され、反応の選択率は88%と非常に高い値であり本手法の有用性が確認できた。本研究成果はJournal of theAmerican Chemical Societyの134巻頁に掲載された。

通过在钼网格上铺板制备Cu/SN/Zn金属多层膜，并在硫化氢大气中钙化以获得CU2ZNSNS4光催化剂电极。使用唯一开发的DIP CBD方法将其用CD层压，以制造复合光催化剂电极。此外，通过通过光沉积携带PT，只能用非常高的效率从光和水产生氢。使用扫描电子显微镜等的结构分析确认，根据电镀条件，Cu2ZNSNS4光催化剂电极的电极结构在纳米级上发生了变化，并揭示了最高的性能Cu2ZNSNS4 photocatalyst电极由辣椒类似辣椒的Nananopartecles组成。使用CU2ZNSNS4光催化电极制成原型膜电极组件（MEA），并且在光甲苯和水在光电极表面共存的情况下进行辐照时，由于光催化电极的降低能力而产生甲基环己烷的表面。在此反应中，将六个氢原子添加到甲苯中，从而可以存储难以储存的氢，作为一种相对易于储存的有机溶剂。在4小时的反应中证实了0.24μmol甲基环己烷的形成。另一方面，在反应过程中流动的0.16℃电子预计将产生0.27μmol的甲基环己烷，并且在88％时的反应选择性非常高，证实了该方法的有用性。这项研究的发现发表在《美国化学学会杂志》第134页上。