酸窒化物光触媒を用いた可視光水分解

使用氮氧化物光催化剂的可见光水分解

• 批准号: 12F02752
• 负责人: 堂免 一成
• 金额: $ 1.54万
• 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: 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-12F02752/
• 关键词: 水素; 光電極; 太陽エネルギー変換; 有機ハイドライド; 非酸化物半導体

n型半導体光電極を用いた水の分解反応による水素及びメチルシクロヘキサン製造におけるエネルギー変換効率を向上させるには、可視光照射下、小さな印加電圧での光アノード電流を向上させる必要がある。今年度は可視光照射下で水を水素と酸素に分解することが可能な窒化ガリウム酸化亜鉛固溶体光触媒を粒子転写法により光電極化し、光電気化学的水分解反応における光アノード応答を検討した。アンモニア熱窒化法により調製した窒化ガリウム酸化亜鉛固溶体光触媒粒子をガラス基板上に堆積させ、スパッタリング法や真空蒸着法により各種金属層を製膜した。その後、剥離、超音波処理を経て光触媒粉末と金属膜の接合体を得た。これに導線を接続して光電極試料とした。裏面金属として亜鉛を用いたところ、その他の金属に比べて比較的高い光電流値が得られた。しかし、機械的強度や化学的安定性に乏しかったため、チタンを用いて酸化イリジウム助触媒の担持効果の検討を継続した。3重量パーセントの酸化イリジウムを担持することで酸素発生電位における可視光照射下での光電流値が30 uA ㎝-2から200 uA ㎝-2に向上し、既報（Bull. Chem. Soc. Jpn. 2009, 82, 401）に比べて同等の測定条件で数倍大きな光アノード電流が観測された。光電極上の光触媒粒子の形態を観察したところ、直径200 nmないし400 nm程度の窒化ガリウム酸化亜鉛固溶体粒子が2 um以上の厚さで凝集した状態でチタン層上に固定化されていることがわかった。光触媒粒子の分散性を改善して粒界抵抗を低減させることにより、より大きな光電流が得られるようになると期待される。今後、光触媒粒子の粒径を制御するとともに裏面電極金属種や助触媒の種類の検討を継続することで光電流値が一層向上し、太陽エネルギーを利用した持続可能な社会システムの実現に貢献できるものと考えられる。

N-type semiconductor photoelectrodes are used in the decomposition of water, water element and other components. In the production process, the conversion rate is increased. In the case of visible light irradiation, the light current is increased. This year, the decomposition of water element and acid element under visible light irradiation is possible, and the decomposition of water element and acid element under visible light irradiation is possible. The preparation of various metal layers by thermal evaporation, deposition, or vacuum evaporation of lead solid solution photocatalyst particles on a substrate After treatment, exfoliation and ultrasonic treatment, the photocatalyst powder and the metal film are obtained. The conductive line is connected to the photoelectrode sample. In addition, the metal content of the metal content is higher than that of the metal content. The mechanical strength and chemical stability of the catalyst are discussed in detail. 3. The photocurrent value under visible light irradiation is 30 uA and-2 to 200 uA and-2 to 30 uA under visible light irradiation. 2009, 82, 401) is several times larger than the equivalent measurement conditions. The morphology of photocatalyst particles on the photoelectrode was observed, and the particle diameter was about 200 nm to 400 nm. The particle thickness of lead solid solution was 2 um or more. The particle was immobilized on the photoelectrode layer. The dispersibility of photocatalyst particles is improved, the particle resistance is reduced, and the photocurrent is increased. In the future, the particle size of photocatalyst particles can be controlled by the electrode metal species and the type of photocatalyst.

项目成果

Conversion of Toluene and Water to Methylcyclohexane and Oxygen using Niobium-Doped Strontium Titanate Photoelectrodes

使用掺铌钛酸锶光电极将甲苯和水转化为甲基环己烷和氧气

• DOI: 10.1002/cssc.201402133
• 发表时间: 2014
• 期刊: ChemSusChem
• 影响因子: 8.4
• 作者: Vit Kalousek;Peng Wang;Tsutomu Minegishi;Takashi Hisatomi;Jun Kubota;Kazunari Domen
• 通讯作者: Kazunari Domen