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半導体－非水溶液界面を利用した高起電力光電気化学セルの研究と人工光合成系への展開

半导体-非水界面高电动势光电化学电池研究及其在人工光合作用系统中的应用

基本信息

批准号：
16J04338
负责人：
影島洋介
金额：
$ 1.22万
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：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題では、半導体-非水溶液界面での光電気化学反応を利用し、太陽光エネルギーを有用な化学エネルギーキャリアの形態へと変換する、新規な「人工光合成系」の構築を目的としている。本年度は、太陽光エネルギーを用いた、より有用なエネルギーキャリアの合成を試みた。具体的には、より長波長域の可視光を利用可能な光カソード材料の開発、及び水とトルエンを反応物とした光電気化学的なメチルシクロヘキサン(MCH)の直接生成について検討を行った。光カソード材料の開発では、波長800 nmまでの可視光を利用可能な、セレン化亜鉛と銅インジウムガリウムセレンの固溶体(ZnSe:CIGS)の粉末材料をターゲットとした。本検討では、材料合成の各種パラメーターを変更した際の光電気化学特性への影響をより簡便に調査するために、水からの水素生成反応によって性能の評価を行った。合成時に添加剤として微量の硫化ナトリウムを加えることで、得られる光電流値を２倍程度向上可能であることを見出した。これは、硫化ナトリウムが合成時に使用しているアルカリ金属系のフラックスから、アルカリ金属種の取り込みを大きく促進しているためであることを明らかとした。粉末の合成条件だけでなく、電極の裏面構造や表面修飾など総合的な電極デザインを行うことで、ハーフセル太陽光-水素変換効率が最大で1.1%という、粉末系の中では非常に高い値を達成した。上記の成果の一部については、国内学会で既に報告しており、英語原著論文にも投稿中である。ZnSe:CIGS光カソードを用いて膜-電極接合体(MEA)を作製することで、疑似太陽光照射下で水とトルエンを反応物とした光電気化学的なMCH生成を試みた。この際、電極表面の活性点構築が反応の活性・選択性に大きく影響することを見出した。これらの知見に関しては現在特許申請中であり、英語原著論文も投稿準備中である。

In this study, the application of phosphorescence chemical reaction in the interface between semi-phosphorescence and non-aqueous solution, the use of phosphorescence and phosphorescence in the interface of non-aqueous solution, the chemical reaction of phosphorescence and the use of phosphorescence in the interface of semi-solid and non-aqueous solution, the new specification "artificial photosynthesis system" is very important. This year, you will be able to use the information you want to use, and you will be able to make a synthesis attempt this year. The specific optical and optical wavelength domain photoluminescence can be used to make use of the materials that may be used, and the chemical properties of the chemical system (MCH) can be generated directly. The photosensitive materials can be used as photosensitive materials, and the wavelength is 800nm. The powder materials (ZnSe:CIGS) and powdered materials can be used to determine the temperature of the powder materials. In this paper, all kinds of materials are synthesized. the chemical properties of light are analyzed, and the chemical properties of water are determined. During synthesis, a trace amount of sulfur is added to increase the temperature, and the phosphor flow is twice as high as it is possible to increase the temperature. During the synthesis of sulfides and vulcanizates, the use of metal systems, such as metal systems, equipment, temperature, etc. The synthesis conditions of the powder are very high, the temperature of the powder is very high, and the temperature of the powder is very high. In the previous edition of the achievements, the report was published by the Chinese Academy of Sciences, and the original English works were published by the Chinese Academy of Sciences. The thin film-cathode junction (MEA) was used in the ZnSe:CIGS photodiode to generate the MCH of the photochemical reaction in the presence of suspected too much light. The international and cathode surface active points are sensitive to the anti-reactive activity, and they are highly selective. We are aware that we are in the process of applying for special permission and that we are preparing to submit the original English text.