水と酸素を原料とする光電気化学的な過酸化水素合成の新展開

以水和氧为原料的光电化学合成过氧化氢的新进展

• 批准号: 22K05293
• 负责人: 福 康二郎
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kansai University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05293/
• 关键词: 過酸化水素; 光電気化学反応; 水; 酸素; イオン液体; 酸化銅; 太陽光; 光電気化学

光アノードによる水からの酸化的な過酸化水素合成に加え、電極の疎水化による過酸化水素の分解を抑制することで、水と酸素からの高効率な過酸化水素合成・蓄積を実現する光電気化学システムの確立を最終目的にしている。今年度は、水からの過酸化水素合成のための光アノード（①）と、酸素からの過酸化水素合成のための光カソード（②）の設計について、次の項目を実施した。① 水からの過酸化水素合成に及ぼすイオン液体の複合効果疎水性のイミダゾリウム型イオン液体（IL）を、バナジン酸ビスマス（BiVO4）光アノード上に、ドクターブレード法で塗布・乾燥させた電極（疎水性IL/BiVO4）を作成した。これらの電極を用いて、擬似太陽光照射下、炭酸水素カリウム水溶液中での水からの過酸化水素合成を検討した。疎水性IL/BiVO4は、BiVO4光アノード単独の場合と同程度の光電流-電圧特性を示しながら、BiVO4光アノード単独よりも高いファラデー効率での過酸化水素合成および過酸化水素蓄積を達成した。ILの疎水性効果により、生成した親水性の過酸化水素と、BiVO4との接触が抑制されることで、過酸化水素から酸素への酸化分解が抑制されたと考察している。② 酸化銅(I)（Cu2O）光カソードを用いた酸素からの過酸化水素合成可視光応答性の光触媒として知られるCu2Oを光カソードとして利用した酸素からの過酸化水素合成を検討した。Cu2O光カソードは、電着法を用いて作成した。擬似太陽光照射下において、過酸化水素の生成・蓄積が確認された。固定電圧を印加しながら、各種波長の可視光線を照射することで光電流の応答性を確認したところ、Cu2O光カソードの可視光吸収スペクトルと光電流密度の挙動は良い一致を示した。Cu2Oが、酸素からの過酸化水素合成・蓄積を達成するための光カソードとして利用可能であることがわかった。

The final goal of photochemistry is to increase the synthesis of peracidified water, inhibit the decomposition of peracidified water, and increase the efficiency of peracidified water synthesis and accumulation. This year, the design and implementation of the project are carried out in the light of the synthesis of peracidified water (1) and the synthesis of peracidified water (2). 1. The synthesis of peracidified water elements and the formation of composite liquid. 2. The preparation of water-based composite liquid (IL), water-based composite liquid (BiVO4), water-based composite liquid (IL), water-based composite liquid (BiVO4) and water-based composite liquid (BiVO4). Under the irradiation of simulated sunlight, the synthesis of carbon dioxide and peracidified water in aqueous solution was studied. Water soluble IL/BiVO4, BiVO4 optical properties of the same degree of photocurrent-voltage characteristics of the case, BiVO4 optical properties of the same degree of high efficiency of the synthesis of peracidified water and peracidified water accumulation achieved The effect of IL on the formation of hydrophilic, hyperacidified and biVO4 was investigated.② Acidized copper (I)(Cu2O) can be used as a photocatalyst to synthesize visible light through peracidified water from acid, and the synthesis of peracidified water from acid has been studied. Cu2O is made by optical and electrical methods. It is confirmed that the formation and accumulation of hyperacidified water elements under the irradiation of simulated sunlight. The photocurrent responsivity is confirmed when the voltage is fixed, and when the wavelength of visible light is irradiated, the photocurrent density of Cu2O is determined to be consistent. Cu2O, acid, peracid, water, synthesis, accumulation, and utilization

项目成果

鉄のFenton反応を利用したベンゼンからフェノールへの直接水酸化反応

利用铁的芬顿反应将苯直接羟基化为苯酚

• 发表时间: 2022
• 作者: 正門 拓己;福 康二郎;池永 直樹
• 通讯作者: 池永 直樹

バナジン酸ビスマス光触媒上での過酸化水素生成に及ぼすNafionコーティングの影響

Nafion涂层对钒酸铋光催化剂产生过氧化氢的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 鈴木 諒平;福 康二郎;佐山 和弘;池永 直樹
• 通讯作者: 池永 直樹

SiO2を複合化したFe2+-LDH触媒を用いる有機汚染物質の分解無害化

Fe2+-LDH与SiO2络合催化剂分解解毒有机污染物

• 发表时间: 2022
• 作者: 赤木 太政;轟 真誠;福 康二郎;池永 直樹
• 通讯作者: 池永 直樹

フェントン触媒としてマンガンイオンを用いる有機化合物の酸化分解

使用锰离子作为芬顿催化剂氧化分解有机化合物

• 发表时间: 2022
• 作者: 辻 直秀;福 康二郎;池永 直樹
• 通讯作者: 池永 直樹

バナジン酸ビスマス光触媒のNafionコーティングによる過酸化水素生成への影響（優秀ポスター賞）

钒酸铋光触媒Nafion涂层对过氧化氢生产的影响（优秀墙报奖）

• 发表时间: 2022
• 作者: 鈴木 諒平;福 康二郎;佐山 和弘;池永 直樹
• 通讯作者: 池永 直樹