低欠陥ドーピングと界面電荷移動プロセスを利用した新規可視光光触媒の開発

利用低缺陷掺杂和界面电荷转移工艺开发新型可见光光催化剂

• 批准号: 10F00208
• 负责人: 宮内 雅浩
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology (2011)National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (2010)
• 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 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10F00208/
• 关键词: 光触媒; 可視光; 酸化亜鉛; 酸化タングステン; ナノクラスター; 空気浄化; 自己浄化部材; 薄膜; ドーピング; 助触媒; 多電子還元

平成23年度は前年度に得られた高活性光触媒粉末材料の更なる高活性化を検討した。前年度の成果である酸化亜鉛光触媒に加え、酸化タングステンでも高度な可視光活性を発現する材料の開発に成功した。特に、酸化タングステンの表面に酸化チタンナノ粒子とアモルファス状酸化銅クラスターを担持することで高度な可視光活性が発現した。本研究で得られた光触媒は既往の研究で報告されている窒素ドープ型酸化チタンよりも高い可視光活性(量子効率)を示した。活性向上の機構として、様々な解析により酸化タングステンから酸化チタンへの正孔の移動に起因していることを明らかにした。また、平成23年度は、これらの高活性光触媒材料をベースに薄膜コーティングを検討した。特に、ガラス基材の上に白金助触媒、その上に酸化タングステン、更にその上に酸化チタン薄膜をコーティングした積層薄膜を開発し、白色蛍光灯の様な室内照明で自己浄化(セルフクリーニング機能)を発揮する画期的な部材を開発することができた。高度なセルフクリーニング機能を発現させるための因子として、積層薄膜の空孔率や酸素透過性が重要であることを見出した。この薄膜の全厚さは約100nm程度で、目視での透明性も高い。また、ゾルゲル法で成膜できるので、低コスト・大面積化が期待できる。開発した薄膜は高度なセルフクリーニング機能に加え、表面に酸化チタンをコーティングすることで、化学薬品への耐久性にも優れるといった副次的機能も発現した。セルフクリーニング機能以外にもVOC(揮発性有害化合物)の分解といった空気浄化機能も確認でき、光触媒の室内用途拡大が期待できる画期的な部材を開発することができた。

In 2003, the company obtained a new high activity photocatalyst powder material. The results of the previous year have been successful in the development of highly visible photoactive materials for the treatment of lead photocatalysts. The surface of the acidified copper particles in the special acidified copper particles is highly visible and light active. The results of this study demonstrate that photocatalysts exhibit high visible light activity (quantum efficiency) in contrast to previous studies. The mechanism of activity upward is analyzed and the cause of the movement of the positive hole is analyzed. In 2003, the company launched a series of high-activity photocatalyst materials. In particular, the platinum promoter on the substrate, the upper acidizing agent, and the upper acidizing agent thin film, the multilayer thin film, the white fluorescent lamp, the indoor lighting, and the self-illumination (self-cleaning function) can be used to develop the components of the painting. The porosity and acid permeability of multilayer films are important factors for the development of high quality film. The total thickness of the film is about 100nm, and the transparency is high. The film formation process is expected to be low in size and large in area. The development of thin films is highly functional, surface acidifying and chemical durability enhancing. In addition to the function of photocatalysts, the decomposition and purification of VOC(volatile harmful compounds) are confirmed. The indoor use of photocatalyst is expected to be developed in the future.

项目成果

WO_3 nanotubes and nanorods for photocatalytic environmental purification and self-cleaning applications

WO_3纳米管和纳米棒用于光催化环境净化和自清洁应用

• 发表时间: 2012
• 作者: Srinivasan Anandan;大橋直樹;宮内雅浩;宮内雅浩
• 通讯作者: 宮内雅浩

Development of Efficient ZnO-based Visible-light Photocatalysts : Metal ion doping and co-catalyst modification

高效ZnO基可见光光催化剂的开发：金属离子掺杂和助催化剂改性

• 发表时间: 2011
• 作者: Srinivasan Anandan;宮内雅浩
• 通讯作者: 宮内雅浩

ZnO-based visible-light photocatalyst : Band-gap engineering and grafting of co-catalyst

ZnO基可见光光催化剂：带隙工程和助催化剂的接枝

• 发表时间: 2010
• 作者: Srinivasan Anandan;宮内雅浩
• 通讯作者: 宮内雅浩

Photocatalytic Activity of Cu2+-Grafted Metal-Doped ZnO Photocatalysts Under Visible-Light Irradiation

• DOI: 10.5796/electrochemistry.79.842
• 发表时间: 2011
• 期刊: Electrochemistry
• 影响因子: 2.5
• 作者: S. Anandan;M. Miyauchi

ZnO-based visible-light photocatalyst Band-gap engineering and multi-electron reduction by co-catalyst

• DOI: 10.1016/j.apcatb.2010.08.029
• 发表时间: 2010-10-20
• 期刊: APPLIED CATALYSIS B-ENVIRONMENTAL
• 影响因子: 22.1
• 作者: Anandan, Srinivasan;Ohashi, Naoki;Miyauchi, Masahiro
• 通讯作者: Miyauchi, Masahiro