金属ドープＳｒＴｉＯ３光触媒の構造－励起ダイナミクス－光触媒機能相関の究明

金属掺杂SrTiO3光催化剂的结构-激发动力学-光催化功能关系研究

基本信息

批准号：
15J04851
负责人：
PARK YOHAN
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kobe University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

この研究は、次世代エネルギー源の水素を太陽光による水の完全分解に用いられる光触媒として注目を浴びているペロブスカイト構造の金属酸化物であるSrTiO3（チタン酸ストロンチウム）に固相合成法・溶媒熱合成法・融液合成法（または熔融塩合成法）で金属ドーパント（Ga3+、Ta5+）をドープし、それらのパラメーターが反応効率に及ぼす影響を究明して、より高効率の光触媒探索するための指針提出が目的である。最終年度である平成28年度は、前年度で作製した金属ドーパントをドープしたSrTiO3光触媒の物性分析結果に加えて、反応速度および化学反応メカニズムを究明するためにメチルオレンジ色素分解と励起キャリアの量を確認する実験を行った。この実験で、合成方法・金属ドーパントによって作製したSrTiO3光触媒の励起キャリアの量とメチルオレンジ色素の分解反応速度に差があることを確認した。また、前年度に引き続き、Yeungnam University（韓国）との協力により、BET・FE-SEM測定を行って、XRD・ラマン分光・ATR式のFTIRの結果と合わせて分析して各合成方法によるSrTiO3光触媒の結晶成長メカニズムを確認した。さらに、上記で得られた励起キャリア量と反応速度ど差と結晶成長メカニズムで、金属ドーパントをドープしたSrTiO3光触媒の作製パラメーターが反応効率に及ぼす影響を究明することができた。この研究で究明した知識は、光触媒に対しての知見を広げ、より高効率の光触媒の探索に活用できると考える。また、得られた知見は国際学術誌（Journal of Physical Chemistryなど）にオープンアクセスオプションを附帯して上梓する予定である。

This research aims to dope metal dopants (Ga3+, Ta5+) into SrTiO3 (strontium titanate), a metal oxide with a perovskite structure, which has attracted attention as a photocatalyst used for the complete decomposition of water by sunlight, with metal dopants (Ga3+, Ta5+) using solid-phase, solvent-thermal synthesis, and melt synthesis (or melt salt合成），并研究这些参数对反应效率的影响，并提交指南以寻找更有效的光催化剂。在2016财政年度的最后一年，我们进行了一项实验，以确认上一年制备的金属掺杂剂的SRTIO3光催化剂的物理性质分析结果，以及甲基橙色染料分解和激发载体的量，以研究反应速率和化学反应机制。该实验证实，通过合成方法和金属掺杂剂制备的SRTIO3光催化剂的激发载体量有所不同，甲基橙色染料的分解反应速率有所不同。此外，在与Yeungnam University（韩国）合作，与XRD，Raman光谱和ATR FTIR结果一起进行了BET和FE-SEM测量结果，以确认使用每种合成方法确认SRTIO3光催化剂的晶体生长机制。此外，上述激发载体量，反应速率差和晶体生长机制使我们能够研究金属掺杂型SRTIO3光催化剂对反应效率的制备参数的影响。可以扩大本研究中探索的知识，以找到有关光催化剂的知识，并用于寻找更有效的光催化剂。获得的知识还将发表在具有开放访问选择的国际学术期刊（例如物理化学杂志）中。