新規光触媒の開発

本研究では、可視光域で応答可能なTa窒化物およびTa窒酸化物光触媒の効率向上を目標とする。平成27年度の成果として、TaON、Ta3N5電極の試作と光電極特性の測定について述べる。Ta板を空気酸化、アノード酸化、オートクレーブ酸化を用いて酸化処理を行った。空気酸化では、550℃で10~30分間酸化を行った。アノード酸化では、0.5M H3BO3 aq.の電解浴で印加電圧を100～470 Vとした。オートクレーブ酸化では0.15M HF aq.に電極を浸漬し、240℃、高圧下で6時間保持した。酸化後の試料はNH3ガスを20～40 mL·min-1で流通し、850℃で5時間保持し、TaONとTa3N5を作製した。光源にはキセノンランプ（300W）の可視光領域を照射し、作製した試料を作用極、対極をPtメッシュ、浴をNaOH aq. (pH=12.6)として、分極測定で光電極特性を評価した。分極測定では、酸化側にわずかに分極しただけで光電流が発生した。また、光を照射したときに瞬間的に流れるチャージ電流も、ほとんど発生しなかった。アノード酸化試料において印加電圧0.1と0.8 Vのときでは、光電流の値は3.38倍になった。一方、オートクレーブ酸化試料において、印加電圧0.1と0.8 Vのときでは、光電流の値は1.54倍となり、印加電圧の依存性が小さいフラットな光電流を発生させることに成功した。これまでの研究では、外部より電圧を印加することにより水素を発生させていた。つまり、水素発生の駆動力は光だけでなく、外部電源も寄与しており、本当の意味でグリーンテクノロジーではなかった。しかし、本研究によって、電極の作製を工夫することで外部電圧なしでも水素を発生できる可能性が見えてきた。

本研究では、可視光域で応答可能なTa窒化物およびTa窒酸化物光触媒の効率向上を目標とする。平成27年度の成果として、TaON、Ta3N5電極の試作と光電極特性の測定について述べる。Ta板を空気酸化、アノード酸化、オートクレーブ酸化を用いて酸化処理を行った。空気酸化では、550℃で10~30分間酸化を行った。アノード酸化では、0.5M H3BO3 aq.の電解浴で印加電圧を100～470 Vとした。オートクレーブ酸化では0.15M HF aq.に電極を浸漬し、240℃、高圧下で6時間保持した。酸化後の試料はNH3ガスを20～40 mL·min-1で流通し、850℃で5時間保持し、TaONとTa3N5を作製した。光源にはキセノンランプ（300W）の可視光領域を照射し、作製した試料を作用極、対極をPtメッシュ、浴をNaOH aq. (pH=12.6)として、分極測定で光電極特性を評価した。分極測定では、酸化側にわずかに分極しただけで光電流が発生した。また、光を照射したときに瞬間的に流れるチャージ電流も、ほとんど発生しなかった。アノード酸化試料において印加電圧0.1と0.8 Vのときでは、光電流の値は3.38倍になった。一方、オートクレーブ酸化試料において、印加電圧0.1と0.8 Vのときでは、光電流の値は1.54倍となり、印加電圧の依存性が小さいフラットな光電流を発生させることに成功した。これまでの研究では、外部より電圧を印加することにより水素を発生させていた。つまり、水素発生の駆動力は光だけでなく、外部電源も寄与しており、本当の意味でグリーンテクノロジーではなかった。しかし、本研究によって、電極の作製を工夫することで外部電圧なしでも水素を発生できる可能性が見えてきた。