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半導体ナノワイヤーを用いた太陽光を利用する光電気化学電極の構築

使用半导体纳米线利用太阳光构建光电化学电极

基本信息

批准号：
10F00388
负责人：
久保田純
金额：
$ 1.47万
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

Ta泊上に陽極酸化多孔質アルミナ膜を形成、エッチングとアンモニア気流下での窒化処理によってTa3N5のナノロッドアレーを形成し、水分解用光触媒として検討した。X線回折、走査型電子顕微鏡(SEM)によって径、長さのそろったTa3N5のナノワイヤーが得られていることを確認した。さらに酸素生成反応を促進するためにIrO2コロイドを用いた表面修飾を行った。3電極系を用いてIrO2修飾Ta3N5ナノロッドアレーの光電気化学測定を行った。参照極にはAg/AgCl、対極にはPt線を用い、支持電解質には0.1MNa2SO4(pH 6)、光源には300W Xeランプを用いた。IrO2修飾Ta3N5ナノロッドは1.23V vs.RHEにおいて3.8mA cm-2、1.55Vvs.RHEにおいて6.7mA cm-2という非常に大きな光電流を示した。また、光電変換効率(IPCEs)は520nmより短波長の領域において20%以上という高い値を示し、最大値は440nmにおける26%であった。以上のようにTa3N5ナノワイヤーアレーが水分解用光触媒として有望であることが確認できた。0.5MのNa2SO4水溶液(pH 13)中において、AM1.5G光照射下、1.0V vs.RHEにおいてIrO2コロイドで表面修飾したTa3N5ナノワイヤーアレーでは、ベアの場合と比較して耐久性が優れていたものの、20分で500mAcm-2以下まで低下してしまった。一方でCo-Piで表面修飾した物は光電流値の初期値こそIrO2コロイドで表面修飾した試料と比較して低いものの、20分間の間、光電流値の顕著な低下は見られなかったことから、Ta3N5ナノロッドアレーの耐久性改善にはCo-Piを用いた表面修飾が有効であることが確認できた。

Formation of anodized porous film on Ta substrate, formation of Ta 3N 5 under nitrogen flow, and photocatalytic treatment for water decomposition X-ray scanning electron microscope (SEM) was used to determine the diameter and length of Ta3N5. In addition, the production of acid is promoted by the use of surface modification. 3-electrode system modified with IrO2 for photoelectrochemical determination Ag/AgCl for reference electrode, Pt for counter electrode, 0.1M Na2SO4 (pH 6) for supporting electrolyte, 300W Xe for light source IrO2 modified Ta3N5 Optoelectronic conversion efficiencies (IPCEs) range from 520nm to more than 20% in the short wavelength range and from 26% to 440nm in the high wavelength range. The above Ta3N5 photocatalyst is expected to be confirmed. 0.5M Na2SO4 aqueous solution (pH 13) in the medium, AM1.5G light irradiation, 1.0V vs. RHE IrO2 temperature, surface modification, Ta3N5 temperature, loss of temperature, comparison, durability is excellent, 20 minutes below 500mAcm-2, low. The initial value of photocurrent value of a Co-Pi surface modification sample is lower than that of a Co-Pi surface modification sample, and the initial value of photocurrent value of a Co-Pi surface modification sample is lower than that of a Co-Pi surface modification sample, and the initial value of photocurrent value of a Co-Pi surface modification sample is lower than that of a Co-Pi surface modification sample, and the initial value of photocurrent value of a Co-Pi surface modification sample is lower than that of a Co-Pi surface modification sample.