半導体材料のナノ構造エンジニアリングを駆使した高効率水の酸化光アノードの開発

利用半导体材料纳米结构工程开发高效水氧化光电阳极

• 批准号: 12F02031
• 负责人: 八木 政行
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Niigata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12F02031/
• 关键词: 光触媒; 金属酸化物半導体; 可視光水分解; メソポーラス材料; 水の酸化; 光アノード; ナノ構造

2-(hexadecylaminomethyl)pyridine（PAL2-16）は、臨界ミセル濃度以上で棒状ミセル構造をとることが知られている。PAL 2-16とWO3の前駆体である過酸化タングステン酸を含む溶液を基板上にキャストして溶媒を除去することにより、前駆体メソコンポジットを合成した。透過型電子顕微鏡（TEM）観察において、前駆体メソコンポジットが均一で規則的な六角形状のメソポーラス構造を有することが示された。前駆体メソコンポジットを空気下で焼結処理（450℃）したときのTEM像では、メソポーラス構造は観察されなかった。しかし、これを窒素雰囲気下、450℃で2時間焼結した後、酸素雰囲気下で引き続き450℃で4時間焼結したところ、規則性の低下が若干見られるもののメソポーラス構造を有するWO3が合成されることが示された。550℃で同様の実験（窒素／酸素雰囲気を切り替えて）を行ったところ、比較的不規則な構造となるが、細孔は保持されることが分かった。合成したWO3の窒素吸着等温線を測定した。450℃および550℃で焼結処理したWO3は、PAL2-16テンプレートを用いずに合成した場合、および窒素／酸素雰囲気切り替えなしで合成した場合に比べ、高い窒素吸着量を示した。450℃および550℃で焼結したWO3の比表面積は、それぞれ197 および 158 m2g-1 で、PAL2-16テンプレートを用いずに合成した場合（9 m2 g-1）の18～22倍高い値を示した。Barrett-Joyner-Halenda (BJH)法で解析した細孔の直径は ~2.5 nmと算出された。テンプレートのin situ炭化法（焼結によりテンプレートを炭化させ、その後炭化残渣を除去する方法）による結晶性メソポーラスWO3の合成法では、空気下において、前駆体メソコンポジットを焼結（450℃または550℃）したとき、WO3の生成・結晶化が進行すると共に、PAL2-16が熱分解するため、メソポーラス構造が形成されなかったと考えられる。

2 - (hexadecylaminomethyl) pyridine (PAL2-16) は, critical ミ セ ル concentration above で rod-shaped ミ セ ル tectonic を と る こ と が know ら れ て い る. PAL 2-16 と WO3 の 駆 body before で あ る acidification passes タ ン グ ス テ を ン acid solution containing む を substrate に キ ャ ス ト し て solvent を remove す る こ と に よ り, former 駆 メ ソ コ ン ポ ジ ッ ト を synthetic し た. Through electronic 顕 micro mirror (TEM) 観 examine に お い て, former 駆 メ ソ コ ン ポ ジ ッ ト が で uniform rules な hexagonal shape の メ ソ ポ ー ラ ス a す を construction る こ と が shown さ れ た. Former 駆 body メ ソ コ ン ポ ジ ッ ト を under empty 気 で 焼 knot 処 Richard (450 ℃) し た と き の TEM like で は, メ ソ ポ ー ラ ス tectonic は 観 examine さ れ な か っ た. し か し, こ れ を smothering element 雰 囲 気, 450 ℃ で 焼 knot し 2 time, acid after た 雰 囲 気 で under lead き 続 き 450 ℃ で 4 time 焼 knot し た と こ ろ and several low regularity の が see ら れ る も の の メ ソ ポ ー ラ ス a す を construction る WO3 が synthetic さ れ る こ と が shown さ れ た. With others in 550 ℃ で の be 験 (smothering plain/acid plain 雰 囲 気 を り cutting for え て) line を っ た と こ ろ irregular な structure, comparative と な る が, pores は keep さ れ る こ と が points か っ た. The synthesis of た たWO3 is determined by the isotherm を for <s:1> た. 550 ℃ 450 ℃ お よ び で 焼 knot 処 Richard し た WO3 は, PAL2-16 テ ン プ レ ー ト を with い ず に synthetic し た occasions, お よ び smothering plain/acid plain 雰 囲 気 り cutting for え な し で synthetic し に た occasion than べ, high い smothering element the uptake を shown し た. 550 ℃ 450 ℃ お よ び で 焼 knot し た WO3 の は surface area, そ れ ぞ れ 197 お よ で, PAL2 び m2g 158-1-16 テ ン プ レ ー ト を with い ず に synthetic し た occasions (9 m2 g 1) の 18 ~ 22 times high い numerical を shown し た. The Barrett-Joyner-Halenda (BJH) method で analyzes the た of the fine pore <s:1> diameter で ~2.5 nmと and calculates the された. Youdaoplaceholder0 ト プレ ト ト ト in Situ carbonization method (焼 に よ り テ ン プ レ ー ト を carbonized さ せ, そ の coking residue after を remove す る) に よ る crystalline メ ソ ポ ー ラ ス WO3 の synthesis で は, empty 気 に お い て, former 駆 メ ソ コ ン ポ ジ ッ ト を 焼 junction (450 ℃ ま た は 550 ℃) し た と き, WO3 の generated, crystallization が for す る と に PAL2-16が thermal decomposition するため, メソポ メソポ ラス ラス structure が formed されな されな ったと is found to be えられる.

项目成果

結晶性メソポーラスWO_3電極の合成と高効率可視光駆動型酸素発生光アノード特性

结晶介孔WO_3电极的合成及高效可见光驱动产氧光阳极的性能

• 发表时间: 2013
• 作者: 庄司章紀;Debraj Chandra;齊藤健二;由井樹人;八木政行
• 通讯作者: 八木政行

Nanoarchitectures of Mesoporous Metal Oxides using a Block-Copolymer Template for Efficient Solar Driven and Electrocatalytic Water Splitting

使用嵌段共聚物模板实现高效太阳能驱动和电催化水分解的介孔金属氧化物纳米结构

• 发表时间: 2015
• 作者: Debraj Chandra;Kenji Saito;Tatsuto Yui;Masayuki Yagi
• 通讯作者: Masayuki Yagi

クロム酸化物電着メソポーラス酸化チタン電極の界面電荷移動と光アノード特性

氧化铬电沉积介孔氧化钛电极的界面电荷转移和光阳极性能

• 发表时间: 2014
• 作者: 髙間大輔;阿部尚人;Debraj Chandra;齊藤健二;由井樹人;八木政行
• 通讯作者: 八木政行

メソポーラス酸化タングステン及びその製造方法、光触媒、並びにメソポーラス酸化タングステン電極

介孔氧化钨及其制造方法、光催化剂以及介孔氧化钨电极

• 发表时间: 2013