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

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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。