可視光応答性の半導体接合型ナノ光触媒の自己集積

可见光响应半导体共轭纳米光催化剂的自组装

• 批准号: 11F01066
• 负责人: 岡田 清
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11F01066/
• 关键词: Aurivillius相; p-nヘテロ接合; グラフェン酸化物; 貴金属ナノ粒子; Fe含有粘土鉱物; Aurivillius族; 可視光応答型光触媒; 複合体; Bi_2WO_6; BiOI; CeVO_4; アロフェン; 光触媒; ZnWO_4; allophane

太陽光を利用できる光触媒機能材料として, 狭いバンドギャップを有するAuriVillius相をキー物質とし, これに種々の半導体化合物並びに吸着機能材料を複合化・接合化した材料について検討した。これまでの成果に基づきAurivillius相でn型のBi_2WO_6, p型のBiOIを組合せ, それにナノチューブ状カーボン及びグラフェン酸化物の還元体(rGO)等を用いて, Bi_2WO_6/BiOI/rGO複合体を液相沈積法で合成した。その結果, rGO含有率を増やすにつれ, UV照射下でのメチレンブルー(MB)分解が速くなり, 2mass%で最大となった。rGOによる比表面積の増加, MB分子とのπ-πコンジュゲート形成による吸着能の向上が関係していると考えた。貴金属ナノ粒子(NMNP)は可視光を吸収し, 表面プラズモン共鳴(SPR)を生じる。このSPRによる可視光に対する光触媒能の活性向上を期待し, 様々なNMNPを用いてNMNP/cappedBiOI複合体を調製し, それらの光触媒活性を評価した。その結果, NMNP〈10nmのPd/cappedBiOI複合体が非常に高い活性を示すことが分かった。Pdナノ粒子が電子を捕捉し, charge-carrier分離を効率化したための効果と考察した。この系は今後さらなる活性向上が期待できる有望な系と言える。天然の種々の粘土鉱物は多少なりともFeイオンを含んでいる。これを光触媒の活性向上に活用できるのではないかと考えた。Feを含む種々の粘土鉱物の中でスメクタイトを中心に粘土/Bi_2WO_6複合体を調製して検討した。その結果, 粘土中のFeイオンの一部が液相中に溶出し, 均一系触媒的にFenton類似反応を生じ, 全体として可視光に対する活性向上が確認できた。これまで, アロフェン/BiOl/Bi_2WO_6, アロフェン/eVO_4/Bi_2WO_6において同様に活性向上効果が見られたのには, この作用が付加していたと考察できる。以上, 様々な複合体を調製し, 可視光に対する活性向上を目指した結果, Aurivillius相をキー一成分とし, p-nヘテロ接合を有する複合体に第三相を効果的に選ぶことで可視光活性を向上できた。

Photocatalyst functional materials for solar light utilization include AuriVillius phase materials, semiconductor compounds, and sorption functional materials. Bi_2WO_6/BiOI/rGO complexes were synthesized by liquid phase deposition method. As a result, the rGO content increased, and the MB decomposition rate increased to 2 mass % under UV irradiation. As the specific surface area of rGO increases, the adsorption energy of MB molecules increases. Noble metal particles (NMNP) absorb visible light and generate surface resonance (SPR). The activity of photocatalyst in visible light is expected to increase, and the NMNP/cappedBiOI complex is modulated and evaluated. As a result, Pd/cappedBiOI complexes with NMNP <10nm showed very high activity. Pd particles capture electrons, charge-carrier separation and efficiency This is the first time I've ever seen a woman who's been in a relationship with someone else. How much does the natural clay contain? The activity of photocatalyst is upward. A Study on the Preparation of Clay/Bi_2WO_6 Complex in the Presence of Fe As a result, part of Fe in clay was dissolved out in liquid phase, and Fenton reaction was produced uniformly. All of the Fe in clay was confirmed to be active in visible light. In this paper, we investigate the effect of the same reaction on the activity of BiOl/Bi_2WO_6, BiOl/eVO_4/Bi_2WO_6 and BiOl/Bi_2WO_6. The above mentioned complexes are modulated, and the visible light activity is directed upward. The Aurivillius phase is composed of a component and a p-n junction. The visible light activity is directed upward.

项目成果

Synthesis of In2O3/BiOCl Composite Photocatalyst and its Photocatalytic Activity for the Degradation of Rhodamine B under Visible Light Irradiation

• DOI: 10.4028/www.scientific.net/amr.747.635
• 发表时间: 2013-08
• 期刊: Advanced Materials Research
• 作者: G. Zhu;M. Hojamberdiev;Ken‐ichi Katsumata;N. Matsushita;K. Okada;Peng Liu;J. Zhou

One-step hydrothermal synthesis and photocatalytic performance of ZnWO_4/Bi_2WO_6 composite photocatalyst for efficient degradation of acetaldehyde under UV light irradiation

ZnWO_4/Bi_2WO_6复合光催化剂一步水热合成及紫外光高效降解乙醛光催化性能

• 发表时间: 2013
• 期刊: Applied Catalysis A : General
• 作者: M. Hojamberdiev;K. Katsumata;K. Morita;S. Aldabe Bilmes;N. Matsushita;K. Okada
• 通讯作者: K. Okada

One-step hydrothermal synthesis and photocatalytic performance of ZnWO_4/Bi_2WO_6 composite photocatalyst

ZnWO_4/Bi_2WO_6复合光催化剂的一步水热合成及其光催化性能

• 发表时间: 2013
• 作者: M. Hojamberdiev;K. Katsumata;N. Matsushita;K. Okada
• 通讯作者: K. Okada

Hydrothermal-induced growth of Ca10V6O25 crystals with various morphologies in a strong basic medium at different temperatures

• DOI: 10.1016/j.materresbull.2012.12.015
• 发表时间: 2013-04
• 期刊: Materials Research Bulletin
• 影响因子: 5.4
• 作者: M. Hojamberdiev;M. S. Bozgeyik;A. Abdullah;M. Bekheet;G. Zhu;Yinglin Yan;Yunhua Xu;K. Okada

Hydrothermal Synthesis and Visible-light-Driven Photocatalytic Activity of Allophane-Wakefieldite-(CE) Compotite

水铝英石-韦克菲尔德石-(CE)复合物的水热合成及可见光驱动光催化活性

• 发表时间: 2013
• 作者: Mirabbos Hojamberdiev;Yuki Makinose;Ken-ichi Katsumata;Toshihiro Isobe;Nobuhiro Matsushita;Kiyoshi Okada
• 通讯作者: Kiyoshi Okada