可視光応答性窒素ドープ酸化チタンの酸素欠陥制御と光触媒機能

可见光响应氮掺杂二氧化钛的氧缺陷控制及光催化功能

• 批准号: 18J10457
• 负责人: 西岡 駿太
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 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: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J10457/
• 关键词: 半導体光触媒; 欠陥; 水分解; 電子移動; 酸素欠陥; 結晶多形

本研究では、光触媒における酸素欠陥と光触媒活性の関連性を明らかにすることを目的としている。平成31年度までの研究で、酸素欠陥濃度及び電子濃度を制御した酸化物半導体光触媒を用いて、フェルミ準位やバンド構造の電気化学的パラメータによって光触媒活性変化を説明できることを明らかにした。本年度は、電気化学的パラメータによる光触媒活性の解釈を応用した可視光応答性材料である、タンタルと窒素を共ドープした酸化チタンを用いて、マイクロ波加熱合成法を検討した。それにより、水分解反応における太陽光エネルギーの水素への変換効率を、従来の2倍に向上することに成功した。さらに、これまでの酸素欠陥濃度を制御した酸化物半導体光触媒における、電気化学的パラメータによる解釈は、材料のバルク特性に特化していたことから、表面の酸素欠陥が光励起キャリアに及ぼす影響について検討した。ルテニウム錯体色素を半導体表面に吸着し、その発光寿命を調べることで、半導体表面における励起キャリアの捕捉効果を調べた。その結果、酸素欠陥濃度の上昇によって光励起キャリアの捕捉が促進されることと、電子濃度の上昇によってその捕捉が抑制されることを明らかにした。ルテニウム錯体色素をプローブとした表面欠陥の調査法によって、欠陥が持つエネルギーレベルを特定することが出来ることも明らかにした。また、ストロンチウム・亜鉛酸硫化物材料を用いて、紫外光照射下での水分解反応を調査した。この材料は、水中での光反応に不安定な亜鉛酸化物に、ストロンチウムイオン・硫化物イオンを共存させることで、水中での安定性の向上を図った。それにより、亜鉛酸化物系材料では初めて、水から水素と酸素を触媒的に生成することに成功した。

In this study, photocatalyst, photocatalyst, acid deficiency, photocatalyst activity, photocatalyst activity and photocatalyst activity were studied. In Pingcheng 31, the determination of acid content and temperature in the system of semi-solid photocatalyst was used in the preparation of photocatalyst for electrical chemistry. This year, the photocatalyst activity of electrical and mechanical chemistry has been improved by the use of photosensitive materials and asphyxiating materials, which are used in this year's electrochemistry. Water decomposition, water decomposition and water decomposition. The temperature, temperature The wrong body pigment half-body surface "suction", "light lifespan"light life", "half-body surface"stimulate"capture"fruit". The results show that the acid temperature is high, the temperature is high, the temperature is low, and the temperature is low. The wrong body pigments do not exist on the surface of the body, and the surface is not good enough to express the color of the body pigment. The acid sulphide materials were exposed to ultraviolet light and water decomposition was reversed. The material, the light in the water, the instability, the acid, the sulfide, the coexistence, the stability and the stability in the water. The formation of the catalyst of acidizing material, acidified material, water, water, acid, acid,

项目成果

酸化物半導体上に吸着した金属錯体の発光寿命測定による表面欠陥評価

通过测量氧化物半导体上吸附的金属配合物的发光寿命来评估表面缺陷

• 发表时间: 2018
• 作者: 西岡駿太;山崎泰臣;石谷治;前田和彦
• 通讯作者: 前田和彦

Enhanced water splitting through two-step photoexcitation by sunlight using tantalum/nitrogen-codoped rutile titania as a water oxidation photocatalyst

• DOI: 10.1039/c9se00289h
• 发表时间: 2019-08
• 期刊: Sustainable Energy & Fuels
• 影响因子: 5.6
• 作者: Shunta Nishioka;Kei-ichi Yanagisawa;D. Lu;J. Vequizo;Akira Yamakata;K. Kimoto;M. Inada;K. Maeda

Selective Synthesis and Photocatalytic Oxygen Evolution Activities of Tantalum/Nitrogen-Codoped Anatase, Brookite and Rutile Titanium Dioxide

钽/氮共掺杂锐钛矿、板钛矿和金红石二氧化钛的选择性合成及光催化析氧活性

• DOI: 10.1246/bcsj.20190037
• 发表时间: 2019
• 期刊: Bulletin of the Chemical Society of Japan
• 影响因子: 4
• 作者: Nishioka Shunta;Kobayashi Makoto;Lu Daling;Kakihana Masato;Maeda Kazuhiko
• 通讯作者: Maeda Kazuhiko

Defect Density-Dependent Electron Injection from Excited-State Ru(II) Tris-Diimine Complexes into Defect-Controlled Oxide Semiconductors

从激发态 Ru(II) Tris-二亚胺配合物到缺陷控制氧化物半导体的缺陷密度相关电子注入

• DOI: 10.1021/acs.jpcc.9b09781
• 发表时间: 2019
• 期刊: J. Phys. Chem. C
• 影响因子: 3.7
• 作者: Shunta Nishioka;Yasuomi Yamazaki;Megumi Okazaki;Keita Sekizawa;Go Sahara;Riho Murakoshi;Daiki Saito;Ryo Kuriki;Takayoshi Oshima;Junji Hyodo;Yoshihiro Yamazaki;Osamu Ishitani;Thomas E. Mallouk;Kazuhiko Maeda
• 通讯作者: Kazuhiko Maeda

Electron doping improves photocatalytic activity of non-stoichiometric strontium titanate for hydrogen and oxygen evolution

电子掺杂提高非化学计量钛酸锶析氢和析氧的光催化活性

• 发表时间: 2018
• 作者: Shunta Nishioka;Hyodo Junji;Akira Yamakata;Yoshihiro Yamazaki;Kazuhiko Maeda
• 通讯作者: Kazuhiko Maeda