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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10F00081/
• 关键词: 水素; 光触媒; 光電気化学; ナノ構造; 窒化物; 水分解; 有機物水素化; 半導体

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。

On モ リ ブ デ ン メ ッ シ ュ に め っ き に よ っ て Cu/Sn/zinc metal multilayer を cropping し て sulfide water element 雰 囲 気 under に お い て 焼 into す る こ と に よ り Cu2ZnSnS4 light catalytic electrode を た. こ れ に に alone open 発 し た デ ィ ッ プ CBD method に よ っ て CdS を horizon し, コ ン ポ ジ ッ ト type optical catalytic electrode を cropping し た. さ ら に Pt を photoelectric chromatography に よ っ て bear hold す る こ と に よ っ て very high に い で working rate, light と water の み か ら を water element generated す る こ と が で き た. Walkthrough electronic 顕 micro mirror etc に よ る structure か ら, Cu2ZnSnS4 light catalytic electrode は め っ き conditions に よ っ て electrode structure が ナ ノ ス ケ ー ル で variations change す る こ と が confirm で き, most も high-performance な Cu2ZnSnS4 light catalytic electrode で は チ ム ニ ー shape の ナ の ノ particles aggregation で constitute さ れ る こ と を Ming ら か に し た. Cu2ZnSnS4 light catalytic electrode を with い て membrane electrode assembly (MEA) を attempt し, light electrode surface に ト ル エ ン と water が coexistence す る condition で light line を う と, light catalytic electrode の yuan can also に よ り メ チ ル シ ク ロ ヘ キ サ ン が generated し た. こ の anti 応 で は ト ル エ ン に six の water element atoms を plus さ れ る こ と か ら, difficult 蔵 な water storage element を storage 蔵 が compare easy な organic solvent と し て storage 蔵 で き る. 4. Time <s:1> reaction 応で0.24μmol of <s:1> メチ シ シ ロヘキサ ロヘキサ ロヘキサ <s:1> to produce を confirmation た た. Party で 0.16 C の electronic が に flow in reverse 応 れ た matter か ら 0.27 mu mol の メ チ ル シ ク ロ ヘ キ サ ン の generated が expect さ れ, anti 応 の sentaku は 88% と に い very high numerical で あ り this gimmick の usefulness が confirm で き た. The findings of this study are published on page に of the に Journal of theAmerican Chemical Society in 134.