课题基金 / 基金详情

Visible light-driven photocatalyst composites based on clay minerals including Fe impurities as a reaction field

Visible light-driven photocatalyst composites based on clay minerals including Fe impurities as a reaction field
基于含铁杂质的粘土矿物作为反应场的可见光驱动光催化剂复合材料
批准号：
22K18998
负责人：
笹木 圭子
金额：
$4.08万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
项目状态：
已结题
起止时间：
2022-06-30 至 2024-03-31
来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18998/
关键词：
粘土鉱物光触媒鉄イオン二酸化チタン光触媒複合体DFT計算

项目摘要

项目成果

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中文摘要
翻译
本研究は、天然にある粘土鉱物とTiO2の光触媒複合体において、自然界に普遍的に存在するFe(III)の局在性によって、太陽光のもとで光触媒活性がどのように影響を受けるかを明らかにしようとした。有機汚染物質のモデルとしてフェノールを選び、酸化分解反応をモニタリングした。また還元反応のモデルとしてCr(VI)の還元無害化をモニタリングした。ともに紫外可視光を含むXeランプで光照射を行った。Fe(III)が粘土鉱物またはTiO2のいずれかに担持されている場合の複合体では、Fe(III)が粘土鉱物側に局在している場合のほうが光触媒活性は高くなった。粘土鉱物は本来不導体であるが、Fe(III)の置換型イオン交換によって電子トラップ準位ができ、光により電子励起が起きやすくなり、TiO2との接合があれば、励起電子はTiO2側の電子軌道を使うようになり、粘土鉱物内での再結合が起きにくくなるためと考えられる。一方、TiO2側にFe(III)ドープされている場合には、TiO2側の基底状態にある電子はより少ないエネルギーの光でも励起されやすくなるが、粘土鉱物側との電子の輸送は起きないため、再結合は起きやすいと解釈される。光触媒複合体、とくにTiO2成分の活性評価には、逆二重励起音響分光法による電子トラップ密度分布測定の結果が有効であった。以上のことから、地球表層環境で天然鉱物が光触媒の機能を担って、物質変換を加速する反応が生じ、そのことにFe(III)イオンは重要な役割を果たしていることが示唆された。
英文摘要
本研究は、天然にある粘土鉱物とTiO2の光触媒複合体において、自然界に普遍的に存在するFe(III)の局在性によって、太陽光のもとで光触媒活性がどのように影響を受けるかを明らかにしようとした。有機汚染物質のモデルとしてフェノールを選び、酸化分解反応をモニタリングした。また還元反応のモデルとしてCr(VI)の還元無害化をモニタリングした。ともに紫外可視光を含むXeランプで光照射を行った。Fe(III)が粘土鉱物またはTiO2のいずれかに担持されている場合の複合体では、Fe(III)が粘土鉱物側に局在している場合のほうが光触媒活性は高くなった。粘土鉱物は本来不導体であるが、Fe(III)の置換型イオン交換によって電子トラップ準位ができ、光により電子励起が起きやすくなり、TiO2との接合があれば、励起電子はTiO2側の電子軌道を使うようになり、粘土鉱物内での再結合が起きにくくなるためと考えられる。一方、TiO2側にFe(III)ドープされている場合には、TiO2側の基底状態にある電子はより少ないエネルギーの光でも励起されやすくなるが、粘土鉱物側との電子の輸送は起きないため、再結合は起きやすいと解釈される。光触媒複合体、とくにTiO2成分の活性評価には、逆二重励起音響分光法による電子トラップ密度分布測定の結果が有効であった。以上のことから、地球表層環境で天然鉱物が光触媒の機能を担って、物質変換を加速する反応が生じ、そのことにFe(III)イオンは重要な役割を果たしていることが示唆された。
期刊论文(0)
专著(0)
科研奖励(0)
会议论文
Recent Clay-Based Photocatalysts for Wastewater Treatment
最近用于废水处理的粘土基光催化剂
DOI： 10.3390/separations10020077
发表时间： 2023
期刊： Separations
影响因子： 2.6
作者： [Chuaicham Chitiphon, Trakulmututa Jirawat, Shu Kaiqian, Shenoy Sulakshana, Srikhaow Assadawoot, Zhang Li, Mohan Sathya, Sekar Karthikeyan, Sasaki Keiko]
通讯作者： Sasaki Keiko
Determination of the roles of FeIII in the interface between titanium dioxide and montmorillonite in FeIII-doped montmorillonite/titanium dioxide composites as photocatalysts
DOI： 10.1016/j.clay.2022.106577
发表时间： 2022-09
期刊： Applied Clay Science
影响因子： 5.6
作者： [Li Zhang;Chitiphon Chuaicham;V. Balakumar;K. Sekar;B. Ohtani;K. Sasaki]
通讯作者： Li Zhang;Chitiphon Chuaicham;V. Balakumar;K. Sekar;B. Ohtani;K. Sasaki
Fabrication of photocatalyst composites of C3N4 with steel slag for carbon negative
  • 批准号：
    22KF0299
  • 项目类别：
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 资助金额：
    $1.47万
  • 财政年份：
    2023
  • 负责人：
    笹木 圭子
  • 依托单位：
    Kyushu University
Chemical design and DFT approach of heterojunction photocatalysts for CO2 reduction
  • 批准号：
    22KF0285
  • 项目类别：
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 资助金额：
    $1.47万
  • 财政年份：
    2023
  • 负责人：
    笹木 圭子
  • 依托单位：
    Kyushu University
Creation of green materials using solar light and geomimetics
  • 批准号：
    22H00266
  • 项目类别：
    Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
  • 资助金额：
    $27.62万
  • 财政年份：
    2022
  • 负责人：
    笹木 圭子
  • 依托单位：
    Kyushu University
産業廃棄物を基としたセメント系材料による有害重金属の不溶化および固化技術の開発
  • 批准号：
    20F19047
  • 项目类别：
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 资助金额：
    $1.47万
  • 财政年份：
    2020
  • 负责人：
    笹木 圭子
  • 依托单位：
    Kyushu University
国内基金
海外基金
自支撑铋基光触媒晶体氧空位增速甲苯高效酚化-抑苯机制研究
  • 批准号：
    52260016
  • 项目类别：
    地区科学基金项目
  • 资助金额：
    33万元
  • 批准年份：
    2022
  • 负责人：
    杨丽霞
  • 依托单位：
    南昌航空大学
上转换纳米光触媒及纳米药物的设计、合成与性能研究
  • 批准号：
    21273203
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    80.0万元
  • 批准年份：
    2012
  • 负责人：
    李正全
  • 依托单位：
    浙江师范大学
水份解制氢的光触媒陶瓷材料研究
  • 批准号：
    50206007
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    8.0万元
  • 批准年份：
    2002
  • 负责人：
    付明
  • 依托单位：
    华中科技大学