金属硫化物を用いたＺスキーム型光触媒による水からの水素製造および二酸化炭素資源化

使用金属硫化物的Z型光催化剂从水制氢和二氧化碳资源回收

• 批准号: 18J22528
• 负责人: 吉野 隼矢
• 金额: $ 1.79万
• 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: 2018-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J22528/
• 关键词: 光触媒; 水分解; 二酸化炭素還元; Zスキーム系; 金属硫化物; 可視光; フラックス合成; 固溶化; 塩添加; 長波長応答化

(CuGaS2)-(ZnS)をフラックス法により調製し，数百nm-数μmの範囲で，ある程度サイズを制御したサンプルを得た．数百nmの金属硫化物微粒子は，RGO-CoOx/BiVO4を酸素生成光触媒に用いたZスキーム型光触媒系のみならず，ドロップキャスト法により作成する金属硫化物光カソードを用いた光電気化学系の高性能化にも有効であることを見いだした．フラックス法で合成した本金属硫化物微粒子を用いて光電気化学的二酸化炭素還元を行ったところ，水素と一酸化炭素の混合ガスがカソードセルから得られた．そして，本光カソードは，従来のCuGaS2を元とする金属硫化物光カソードよりも安定に駆動することがわかった．SrTiO3:RhおよびBiVO4を懸濁させて可視光二酸化炭素還元も行なった．その結果，水分解の水素と酸素の生成に加えて二酸化炭素還元生成物である一酸化炭素が得られた．そして，AuおよびAgをSrTiO3:Rhへ担持すると一酸化炭素生成活性が向上した．本Zスキーム型二酸化炭素還元に対するpH依存性を確認したところ，pH4付近においてZスキーム型二酸化炭素還元が進行し，中性および強酸性条件ではほとんど反応が進行しなかった．反応後の粒子懸濁状態を光学顕微鏡で観察すると，pH4付近ではSrTiO3:RhとBiVO4が凝集していたのに対し，中性および強酸性では凝集がみられなかった．そのため，粒子の凝集がZスキーム型二酸化炭素還元の進行に重要であることがわかった．また，SrTiO3:Rhを光カソードに用いた光電気化学的可視光二酸化炭素還元も進行した．さらにSrをCaで置換した光カソードを用いることで，CO生成選択率が向上することがわかった．

(CuGaS2)-(ZnS)- The metal sulfide fine particles of several hundred nm are used in the production of photocatalysts for RGO-CoOx/BiVO4. The synthesis of metal sulfide particles by photoelectrochemical method is described. In this case, the light source is CuGaS2, and the metal sulfide light source is stable. SrTiO3:Rh and BiVO4 are suspended in the visible light source. As a result, the decomposition of water and the formation of acid elements are added to the acidified carbon reduction products. Au, Ag, SrTiO3: Rh, Ag, SrTiO3:Rh, SrTiO3: Ag, SrTiO3: Rh, SrTiO3, SrTiO3, SrTiO3: Rh, SrTiO3, SrTi The pH dependence of this type of diacidified carbon reduction was confirmed. The pH value of this type of diacidified carbon reduction was close to 4. The neutral and strong acidic conditions were reversed. The suspended state of particles after reaction is observed by optical microscope, and the pH is close to SrTiO3:Rh and BiVO4. The aggregation of particles is important for the progress of diacidified carbon reduction. SrTiO3:Rh photooxidation is carried out by photoelectrochemical visible light diacidification. In addition, the CO generation selectivity ratio is higher than that of Sr generation.

项目成果

フラックス法による金属硫化物光触媒微粒子の合成およびZスキーム型可視光水分解への展開

熔剂法合成金属硫化物光触媒微粒及其在Z型可见光分解水中的应用

• 发表时间: 2018
• 作者: 大沢耕介;源勇気;志村祐康;店橋護;吉野隼矢，岩瀬顕秀，工藤昭彦
• 通讯作者: 吉野隼矢，岩瀬顕秀，工藤昭彦

助触媒を担持したSrTiO3:Rhを還元用光触媒に用いた二酸化炭素還元

使用助催化剂负载的 SrTiO3:Rh 作为还原光催化剂还原二氧化碳

• 发表时间: 2019
• 作者: 松本信行;福間将文;梅田直弥;松本信行;吉野隼矢，山口友一，工藤昭彦
• 通讯作者: 吉野隼矢，山口友一，工藤昭彦

粉末半導体光触媒および光電極系による水を電子源としたCO2還元

使用粉末半导体光催化剂和光电极系统以水作为电子源还原二氧化碳

• 发表时间: 2020
• 期刊: エネルギー・資源
• 作者: 吉野隼矢;工藤昭彦
• 通讯作者: 工藤昭彦

金属硫化物還元用光触媒およびBiVO4酸素生成光触媒を用いた水を電子源とする可視光二酸化炭素還元

使用金属硫化物还原光催化剂和BiVO4制氧光催化剂以水为电子源的可见光二氧化碳还原

• 发表时间: 2020
• 作者: Sakane Shinji;Takaki Tomohiro;Ohno Munekazu;Shibuta Yasushi;永塚健悟，夏目脩平，吉野隼矢，森下直人，山口友一，加藤英樹，工藤昭彦;吉野隼矢，山口友一，岩瀬顕秀，工藤昭彦
• 通讯作者: 吉野隼矢，山口友一，岩瀬顕秀，工藤昭彦

フラックス法により高性能化した金属硫化物光触媒を用いたZスキーム型可視光水分解

使用金属硫化物光催化剂的Z型可见光分解水，使用助熔剂法提高性能

• 发表时间: 2018
• 作者: Tanski Mateusz;Kocik Marek;Hrycak Bartosz;Czylkowski Dariusz;Jasinski Mariusz;Kawasaki Toshiyuki;Kanazawa Seiji;吉野隼矢，岩瀬顕秀，工藤昭彦
• 通讯作者: 吉野隼矢，岩瀬顕秀，工藤昭彦