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
• 起止时间: 2022-06-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 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

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。

In this study, the photocatalytic activity of Fe(III) in TiO2 photocatalyst complex, which exists in nature, is affected by sunlight. Organic Pollutants: Organic Pollutants Cr(VI) is an organic compound that can be used for chemical reactions. UV visible light includes UV radiation. Fe(III) and TiO2 are supported on the clay side of the complex, and Fe(III) and TiO2 are supported on the clay side of the complex. The clay substance is not a conductor, Fe(III) is a substitution-type electron exchange, the electron excitation is a light excitation, the TiO2 is a bonding, the electron excitation is an electron orbit on the TiO2 side, and the recombination in the clay substance is a light excitation. In the case of Fe(III) on the TiO2 side and Fe(III) on the TiO2 side, the electron transport on the TiO2 side and the electron transport on the TiO2 side are initiated. The activity evaluation of photocatalyst complex and TiO2 component was carried out by reverse and reverse double excitation acoustic spectroscopy. The above-mentioned problems, the earth's surface environment, natural substances for the function of photocatalyst, material transformation to accelerate the production of iron, iron and other important service results, and so on

项目成果

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