Development of QDs/nanosheet heterostructures visible-light photocatalysis for water-splitting

量子点/纳米片异质结构可见光光催化水分解的开发

基本信息

批准号：
18F18337
负责人：
勝又健一
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Tokyo University of Science
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：
2018-11-09 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、ボトムアップ法による多孔質ナノシート合成と液相プロセスによる量子ドット合成を融合して量子ドット/ナノシートヘテロ構造体を創製し、太陽光エネルギーで水を分解して水素を生成できる光触媒を開発することである。具体的には、以下の研究項目を実施する。・有機テンプレートを用いたZnSまたはZnO多孔質ナノシートの合成・ハイドライド系量子ドットと多孔質ナノシートの複合化によるヘテロ構造の創製・作製したヘテロ構造体の物性・光触媒特性（水分解水素生成能）の調査2020年度は、ソルボサーマル法と熱処理を組み合わせることで、高い光触媒活性を有するZnS-ZnOナノシートによるヘテロ構造の作製を目指し、水分解水素生成能を調査した。ZnOは、ZnS/エチレンジアミンを空気雰囲気下で熱処理することにより、ZnSナノシート上に生成した。このとき、エチレンジアミンの分解により炭素がドープされ、可視光の吸収率が向上した。助触媒としてRhを光還元法によりZnS-ZnO粒子表面に担持した。光源として太陽光シミュレーターを用い、光照射下での水分解実験を行ったところ、犠牲剤を入れることなく水から水素を得ることができた。可視光域で高い活性を示したのは、炭素ドーピングによる欠陥生成による光吸収とZnS-ZnO間のZスキームヘテロ接合による効果的な電荷分離、そしてRh-助触媒/半導体間のショットキー接合によるものだと考えられた。

这项研究的目的是通过使用自下而上的方法融合多孔纳米片的合成和使用液体相过程的量子点合成来创建量子点/纳米片异质结构，并开发可以将水与太阳能分解的光催化剂。具体来说，将实施以下研究项目。 - 使用有机模板合成ZnS或ZnO多孔纳米片 - 通过结合基于氢化物的量子点和多孔纳米片来创建和研究异质结构 - 研究物理特性和光催化特性（氢生成能力），通过结合液态处理和热处理的氢处理能力，并研究水的能力。使用具有高光催化活性的Zns-Zno纳米片的异质结构。 ZnO是在空气大气下用ZnS/乙二胺的热处理在ZnS纳米片上形成的。目前，通过乙二胺的分解来掺杂碳，并提高了可见光的吸收率。作为cocatalyst，通过光摄取在ZnS-Zno颗粒的表面上支持RH。太阳能模拟器被用作光辐射下进行水分分解实验的光源，并且可以从水中获得氢，而无需添加牺牲剂。可见光范围内的高活性被认为是由于碳掺杂，Zns-Zno之间通过Z-Scheme杂构的有效电荷分离而导致的光吸收，以及RH-Cocatalyst/Semiconductors之间的Schottky结。

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）

Defect/bandgap engineering for improving photocatalytic activities of TiO2 and ZnS nanoparticles

用于提高 TiO2 和 ZnS 纳米颗粒光催化活性的缺陷/带隙工程

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Sovann Khan;Norihiro Suzuki;Chiaki Terashima;Akira Fujishima;Heechae Choi;Sohye Cho;Ken-ichi Katsumata
通讯作者：
Ken-ichi Katsumata

One-Pot Synthesis of Anatase, Rutile-Decorated Hydrogen Titanate Nanorods by Yttrium Doping for Solar H2 Production

DOI：
10.1021/acsomega.0c02855
发表时间：
2020-08
期刊：
ACS Omega
影响因子：
4.1
作者：
Sovann Khan;H. Ikari;Norihiro Suzuki;K. Nakata;C. Terashima;A. Fujishima;Ken‐ichi Katsumata;V. Rodríguez-González
通讯作者：
Sovann Khan;H. Ikari;Norihiro Suzuki;K. Nakata;C. Terashima;A. Fujishima;Ken‐ichi Katsumata;V. Rodríguez-González

One-pot synthesis of (B/A)-TiO2 nanosheet/Carbon dot heterostructure for enhanced visible-light-photocatalysis

一锅法合成 (B/A)-TiO2 纳米片/碳点异质结构增强可见光光催化