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可視光で駆動する水分解用ヘテロ構造Ｃｕ２Ｏ／Ａｕ／ＷＯ３光触媒の創製

可见光驱动的水分解异质结构 Cu2O/Au/WO3 光催化剂的制备

基本信息

批准号：
18F18031
负责人：
寺西利治
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：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-10-12 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18F18031/
关键词：
ナノ材料金属酸化物ヘテロ構造水分解光触媒

项目摘要

近年、ナローバンドギャップをもつ光触媒が開発されており、ドープ金属酸化物（TiO2:Rh、約600nmに吸収端）、ペロブスカイト型ドープ金属酸化物（SrTiO3:Rh（0.5％）、約500nmに吸収端）、固溶体光触媒（GaN:ZnO、約550nmに吸収端）などがある。これらの光触媒の欠点は、（1）可視光の一部しか吸収しないこと、（2）ドーパントが光触媒中で電子－正孔再結合中心となり、エネルギー変換効率が低下すること、（3）ペロブスカイト金属酸化物および固溶体光触媒の合成に多くのエネルギーを消費することである。本研究では、光触媒としてCu2OおよびWO3半導体を用い、助触媒ナノ粒子および電子移動媒体を組み込んだ可視光応答Zスキーム光触媒システムを構築することを目的とする。本年度は、昨年度Cu2Oナノ粒子から合成することに成功した中空状CuInS2ナノ粒子と酸素生成光触媒ナノ粒子とのヘテロ接合に取り組んだ。酸素生成触媒のBiVO4ナノ粒子を、中空状CuInS2ナノ粒子のサイズに合うよう合成した（サイズ：~120 nm、厚さ：40 nm）。助触媒としての2 wt％Co3O4を担持したBiVO4ナノ粒子の酸素生成触媒活性は2106 μmol・g-1・h-1となり、他の報告と比較しても優れた活性を有していることが分かった。以上より、酸化還元媒体であるAuナノ粒子を介した一粒子Zスキーム光触媒の構築が現実的なものとなった。現在、CuInS2ナノケージの合成と高活性水還元触媒特性、ならびに、Pt担持CuInS2ナノケージ/Au/Co3O4担持BiVO4光触媒構築に関する論文投稿の準備をしている。

In recent years, photocatalysts have been developed in various ways, such as metal acid compounds (TiO2:Rh, absorption end at about 600nm), metal acid compounds (SrTiO3:Rh (0.5%), absorption end at about 500nm) and solid solution photocatalysts (GaN:ZnO, absorption end at about 550 nm). The defects of photocatalyst are: (1) part of visible light absorption;(2) electron-positive pore recombination center in photocatalyst;(3) low conversion efficiency;(4) synthesis of metal acid compound and solid solution photocatalyst. This study aims to construct a photo-catalyst system for the application of Cu2O3 and WO3 semiconductors, as well as for the formation of photo-catalyst particles and electronic mobile media. This year, compared with last year, Cu2O particles were synthesized successfully. Hollow CuInS2 particles were synthesized successfully. Photocatalyst particles were synthesized successfully. BiVO4 particles and hollow CuInS2 particles of acid generation catalyst are synthesized (range: ~120 nm, thickness: 40 nm). Co-catalyst 2 wt % Co3O4 supported by BiVO4 particles with acid formation catalyst activity of 2106 μmol·g-1·h-1 The structure of the photocatalyst can be realized by the above method. Now, the synthesis of CuInS2 photocatalyst, the characteristics of highly active aqueous reduction catalyst, Pt supported CuInS2 photocatalyst/Au/Co3O4 supported BiVO4 photocatalyst are in preparation for submission.