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水と酸素から過酸化水素を製造する複合光触媒システム

由水和氧气产生过氧化氢的复合光催化系统

基本信息

批准号：
12J01103
负责人：
洪達超
金额：
$ 1.9万
依托单位：
Osaka 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

项目摘要

光エネルギーを貯蔵可能な水素などの化学エネルギーへと変換することは持続可能な社会を実現するために喫緊の課題である。天然では植物や藻類は光合成を行うことで、水と二酸化炭素から酸素と化学エネルギーである炭化水素を生成している。人工的に光合成システムを構築するには、光の捕集・電荷分離、水の酸化反応と還元反応という３つのプロセスを最適化し、さらにそれらを複合化する必要がある。これまでに、光エネルギーを用いて水と酸素から、可搬性に優れた液体の化学燃料である過酸化水素を製造することを目指して研究を展開してきた。ルテニウム錯体を光増感剤、水酸化イリジウム粒子を水の酸化触媒として用いると、酸性条件下、可視光を照射することで、水と酸素から過酸化水素が得られることを見出した。今回、生成した過酸化水素の分解を防ぐために、ナフィオン膜で分離した二層系の光電気化学セルを用いた反応の検討を行った。光電気化学セルの陽極と陰極のそれぞれに可視光応答の水の酸化半導体触媒と酸素を選択的に過酸化水素に還元する金属錯体触媒を固定化し、可視光を照射することで過酸化水素の生成を確認した。種々の反応条件を最適化することで、効率よく過酸化水素を製造することに成功した。また、二酸化炭素固定を行うために、二酸化炭素の還元触媒について検討した。有機配位子で修飾した金ナノ粒子を電極触媒に用いた二酸化炭素の還元反応を行った。まず、金のナノ粒子を合成し、得られた金ナノ粒子に過剰なN-ヘテロ環状カルベン(NHC)配位子を加え、表面のキャッピング配位子をNHC配位子に置換した。これを電極触媒に用いて反応を行った結果、NHC修飾した金ナノ粒子はNHC配位子で修飾してない金ナノ粒子と比較して、二酸化炭素還元の選択性と活性が向上した。金ナノ粒子の表面を修飾することで、電気化学による二酸化炭素の還元反応の活性を制御できることを示唆した。

In the light industry, it is possible that water and water may be used in chemistry, and that there may be social problems. The photosynthesis of natural plants, algae, and water diacid, carbon, acid, chemical, carbonized water, carbonized water and carbonized water. Artificial phosphorescence synthesis, light trapping, charge separation, water acidification, water acidification, chemical synthesis, photochemical synthesis, photosensitive charge separation, water acidification, water acidification, chemical synthesis, photochemical synthesis, photosensitization, photosensitive charge separation, water acidification and acidification. The purpose of this paper is to carry out the research and development of chemical fuel in water, chemical fuel, water, acid, sodium dodecyl, sodium hydroxide, sodium The wrong body is photosensitive, water acidified particles, water acidified catalyst is used, under acidic conditions, it can be irradiated by photosensitizer, and the acid of water is sensitive to acidified water. This time, the production of acidified water, decomposition, prevention and separation of the film is in the system of light and chemistry. Photoluminescence chemistry plays an important role in the determination of the amount of water acidified semi-solid catalyst, which is selected for water acidification. The metal wrong body catalyst is immobilized and can be irradiated to generate confirmation. A variety of reaction conditions are the most effective, the rate is too high to acidify the water, and the quality of the product will be successful. Immobilization of dicarboxylic acid, immobilization of dicarboxylic acid and meta-catalyst of dicarboxylic acid. There is a machine to repair the metal, the metal, the particle, the active catalyst, the carbon monophosphate, the anti-fuel, the anti-fuel. Metal, metal, The results of scanning electron microscope (ECD) catalyst were used to analyze the results, NHC was used to modify metal particles, NHC was used to modify metal particles, and carbon dicarboxylic acid was used to reduce the optional activity. The surface modification of metal particles and the chemical reaction of dicarboxylic acid on the surface of metal particles and the reaction activity of carbon dicarboxylic acid on the surface of metal particles.