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層状複水酸化物をベースとする新規光触媒を用いた二酸化炭素の固定化に関する研究

基于层状双氢氧化物的新型光催化剂固定二氧化碳的研究

基本信息

批准号：
14J03430
负责人：
井口翔之
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

当初，本研究課題によりLDHをベースとした可視光応答型の光触媒系を構築することを目標としていた。電気化学的な手法によりLDHに生じる励起電子が持つポテンシャル位置を推定し、LDHの層間に保持する増感剤分子との組み合わせを検討した。しかし、LDHのエネルギー位置の制御、増感剤からLDHへの電子注入の二点について大きな困難があり、紫外光照射下で駆動する光触媒系の構築にとどまっており、可視光応答化は達成されなかった。LDHの電気化学的性質についてはこれまでに検討された例がほとんど無く不明な部分が多くため、種々のLDHの電気化学的性質を検討した。FTO基板上に電気泳動法により固定したNi－Al LDH電極に光照射を行ったところ，アノード分極領域でアノード光電流を示し，光アノード極として機能した．カソード分極領域ではカソード暗電流を示したことから，Ni－Al LDHはn型の特性を持つと考えられる．また，Ni－Al LDH電極を回路に組み込んだインピーダンス測定からフラットバンド電位を推定したところ，－0.40V vs. NHE (pH = 0) であった．つまり，光照射によってNi－Al LDHに生じた励起電子がCO2を還元可能なポテンシャルを有していることが示唆された．さらに，LDHを構成する2価と3価の金属イオンの種類を変化させた場合の，フラットバンド電位および光電流の大きさの違いについての知見を得た．その一方、電気化学測定の結果から大きなヒントを得て、H2Oを酸化できる酸化物光触媒とLDHとの複合光触媒を開発した。その一例であるMg-Al LDHとGa2O3を組み合わせた材料を光触媒として用いると、水中でのCO2の光還元に非常に高い活性を示すことを見出した。紫外光照射が必須ではあるものの、H2Oを還元剤として利用したCO2の光還元システムの構築に成功した。

At present, this research topic is about the construction of LDH photocatalysts. Electrochemical methods for LDH generation, excitation, electron formation, and molecular assembly are discussed. The structure of photocatalyst system is difficult to control the position of LDH production, the sensitivity of LDH, the electron injection of LDH, and the reaction of visible light. The electrochemical properties of LDH are discussed in detail. Electrophoresis on FTO substrates is a method of fixing Ni-Al LDH electrodes to the surface of the substrate. Ni-Al LDH has n-type characteristics. Ni-Al LDH electrode loop composition: -0.40V vs. NHE (pH = 0) Light irradiation produces excited electrons in Ni-Al LDH, and CO2 can be reduced to CO2. In this case, the LDH composition of the two or three metal elements of the type of change in the situation, the white electrode potential and photocurrent of the large number of violations of knowledge. The results of the electrochemical measurement of the acid and LDH are as follows: An example of this is Mg-Al LDH and Ga2O3. The photocatalytic activity of CO2 in water is very high. UV irradiation is necessary for the successful construction of H2O and CO2 photoreduction systems.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

層状複水酸化物（LDH）で修飾したGa2O3光触媒のH2Oを電子源としたCO2の光還元活性

H2O为电子源的层状双氢氧化物（LDH）修饰的Ga2O3光催化剂的CO2光还原活性

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yasuyuki Maruya;Satoshi Watanabe;Keisuke Nakayama;Tomohiro Tanaka and Yasuto Tachikawa;長谷川雄大・井口翔之・寺村謙太郎・細川三郎・田中庸裕
通讯作者：
長谷川雄大・井口翔之・寺村謙太郎・細川三郎・田中庸裕

水中でのCO2光還元に活性を示すNi-Al LDHの光電気化学特性の評価

Ni-Al LDH 在水中表现出 CO2 光还原活性的光电化学性能评价

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
吉川聡一・井口翔之・寺村謙太郎・細川三郎・田中庸裕
通讯作者：
吉川聡一・井口翔之・寺村謙太郎・細川三郎・田中庸裕

水中でのCO2光還元に活性を示すNi-Al LDHの光電気化学および電気化学特性評価

Ni-Al LDH 在水中 CO2 光还原中的光电化学和电化学表征

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yasuyuki MARUYA;Matthew R. HIPSEY;Satoshi WATANABE;Sri ADIYANTI;Yasuto TACHIKAWA;丸谷靖幸，Matthew R. Hipsey，渡部哲史，立川康人;長谷川雄大・井口翔之・寺村謙太郎・細川三郎・田中庸裕;吉川聡一・井口翔之・寺村謙太郎・細川三郎・田中庸裕
通讯作者：
吉川聡一・井口翔之・寺村謙太郎・細川三郎・田中庸裕

Photocatalytic conversion of CO2 in an aqueous solution using various kinds of layered double hydroxides