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

基本信息

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

项目摘要

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。

最终目标是建立一个光电化学系统，该系统能够通过抑制由于电极的疏水性而抑制过氧化氢的分解，从而实现高效的过氧化氢的合成和氧气积累。今年，实施了以下项目，以从水和光电阴道（从氧气中的光（②）合成的光氧化氢合成（用于氧气中的氢）合成。 1）通过将电极（疏水性IL/BIVO4）施加和干燥疏水咪唑型离子液体（IL）在二氧酸酯（Bivo4）含有医生蓝色医生的光含量的光含量来制备，从而制备了离子液体对电极（疏水IL/BIVO4）合成的组合效应。使用这些电极，研究了在准阳光照射下，在碳酸盐水溶液溶液中从水中从水中合成过氧化氢。疏水性IL/BIVO4与单独的Bivo4光阳极相比，实现了法拉第效率高的过氧化氢合成和过氧化氢的积累，同时表现出与单独使用Bivo4光阳极相似的光电流 - 电压特性。据认为，IL的疏水作用抑制了形成的亲水性氢和Bivo4之间的接触，从而抑制了过氧化氢对氧的氧化分解。 2）研究了使用铜（I）（i）（Cu2O）光（Cu2O）光（Cu2O）光（Cu2O）光（Cu2O）从氧气中合成的氧气（CU2O）合成的，该氢使用Cu2O（称为可见光响应光催化剂）从氧气中合成。使用电镀方法制备Cu2O光阴极。确认了过氧化氢和模拟阳光下的积累。当光电流响应通过在应用固定电压时照射各种波长的可见光确认时，可见光光吸收光谱的行为和光电流密度良好匹配。已经发现，Cu2O可用作实现过氧化氢合成和氧气积累的光电阴极。