量子ドット型ソーラー燃料製造および太陽電池の開発

量子点太阳能燃料生产和太阳能电池开发

• 批准号: 13F03374
• 负责人: 藤嶋 昭
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Tokyo University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13F03374/
• 关键词: 量子ドット; 光触媒; 酸化チタン; 水分解; 水素発生; 太陽電池; 金属酸化物; 太陽光

酸化チタン系材料を中心に，太陽光を利用した燃料製造に関する結果を報告する。ここで述べる酸化チタン系材料は半導体光触媒および光電気化学とともに，環境改善やエネルギー変換応用において重要な役割を果たすことが知られている。酸化チタンは水溶液中での化学的安定性が高く，地球上に豊富に存在し，環境にもやさしい材料でありながら，高い光活性を示すことから，太陽光照射下において光駆動デバイスの電子受容体として潜在的な利用価値が高い。ホンダ-フジシマ効果に代表される酸化チタンによる水の光分解（PEC）は，太陽光駆動PECプロセスを実現するためのナノ構造光触媒材料の設計に大きく貢献してきた。また，酸化チタンの価電子帯に生成した正孔は，その強い酸化力によって汚染物質などの化学物質を酸化分解するのに有利に働き，実際の環境浄化技術に応用されてきた。しかし，酸化チタンは太陽光スペクトルの僅か5%以下の紫外線にしか反応しないためPEC効率は低い。酸化チタンは価電子帯の上端が約3.2Vと高く，そのため，CdS，CdSe，GaAsやGaPなどの可視光に応答する半導体材料では困難な水のPEC分解が可能である。PEC水分解を犠牲試薬など用いることなく達成するような，集光効率5%以上の酸化チタン系材料を開発することが強く求められている。以上の背景を基に，本研究では次のような方針によって酸化チタンナノ構造電極のPEC性能向上に努めた成果を収めた。a) 金属ナノ粒子を修飾した表面プラズモン効果やショットキーバリア形成，b) 半導体量子ドット光捕集材による可視光吸収の増加，c) レアアース元素のドーピングによって界面電荷分離の制御などである。

Acidification チ タ ン materials に を center, sunlight を using し た fuel manufacturing に masato す る results を reports す る. こ こ で above べ る acidification チ タ ン materials は semiconductor photocatalytic お よ び photoelectric 気 chemical と と も に, environmental improvement や エ ネ ル ギ ー variations in 応 with に お い て important な "を cut fruit た す こ と が know ら れ て い る. Acidification チ タ ン は in aqueous solution, で の chemical stability high が く, earth に aboundant し に existence, environment に も や さ し い material で あ り な が ら, high い light activity を shown す こ と か ら, under the sun に お い て 駆 dynamic light デ バ イ ス の electronic by the capacity of body と し て potential な using 価 numerical が い high. ホ ン ダ - フ ジ シ マ unseen fruit に representative さ れ る acidification チ タ ン に よ る water decomposition (PEC) は の light, sunlight 駆 dynamic PEC プ ロ セ ス を be presently す る た め の ナ ノ tectonic の photocatalytic materials design に big き く contribution し て き た. ま た, acidification チ タ ン の 価 electronic 帯 に generated し た hole は, そ の strong い acidification force に よ っ て pollutants な ど を acidification の chemical decomposition す る の に favorable に 働 き, environmental technology at the event be の に 応 with さ れ て き た. The acidification of the チタ <s:1> <s:1> スペ スペ スペ ト スペ sunlight スペ <s:1> ト ト に <s:1> ultraviolet light に 応 the anti-応 な な the な ため ためPEC has a <s:1> low <e:1> effect. Acidification チ タ ン は 価 electronic 帯 の upper が と く high, about 3.2 V そ の た め, CdS and CdSe, GaAs や GaP な ど の visible light に 応 answer す る semiconductor materials で は difficult な water の PEC decomposition が may で あ る. PEC water decomposition を bloods try 薬 な ど with い る こ と な く reached す る よ う な, concentrated の working rate is 5%, acidification チ タ ン materials を open 発 す る こ と が strong く め ら れ て い る. を base に の background above, this study で は times の よ う な policy に よ っ て acidification チ タ ン ナ ノ structure electrode の PEC performance に up Mr め た results を 収 め た. A) metal ナ を ノ particles modified し た surface プ ラ ズ モ ン unseen fruit や シ ョ ッ ト キ ー バ リ ア formation, b) semiconductor quantum ド ッ ト light catching yarding に よ る visible light absorption 収 の rights, c) レ ア ア ー ス element の ド ー ピ ン グ に よ っ て interface charge separation の suppression な ど で あ る.

项目成果

Photoelectrocatalytic Water Splitting Performance of Pure and Gd3+ doped TiO2 mesoporous electrodes

纯TiO2介孔电极和Gd3掺杂TiO2介孔电极的光电催化水分解性能

• 发表时间: 2014
• 作者: P. Sudhagar;L. Pandian;C. Terashima;K. Nakata;and A. Fujishima
• 通讯作者: and A. Fujishima

Photocatalytic reduction of CO_2 in water using nanodiamond

纳米金刚石光催化还原水中CO_2

• 发表时间: 2014
• 作者: Pandian Lakshmipathiraj;Sudhagar Pitchaimuthu;Chiaki Terashima;Kazuya Nakata;Takeshi Kondo;Makoto Yuasa;Akira Fujis hima
• 通讯作者: Akira Fujis hima

Synergistic Metal-Metal Oxide Nanoparticles Supported Electrocatalytic Graphene for Improved Photoelectrochemical Glucose Oxidation

• DOI: 10.1021/am4058925
• 发表时间: 2014-04-09
• 期刊: ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
• 影响因子: 9.5
• 作者: Devadoss, Anitha;Sudhagar, P.;Paik, Ungyu
• 通讯作者: Paik, Ungyu

Three-dimensional Gd-doped TiO2 fibrous photoelectrodes for efficient visible light-driven photocatalytic performance

• DOI: 10.1039/c3ra46851h
• 发表时间: 2014-01-01
• 期刊: RSC ADVANCES
• 影响因子: 3.9
• 作者: Choi, Junghyun;Sudhagar, P.;Paik, Ungyu
• 通讯作者: Paik, Ungyu

Synergistic oxidation of NADH on bimetallic CoPt nanoparticles decorated carbon nitride nanotubes

• DOI: 10.1016/j.snb.2014.11.013
• 发表时间: 2015-03-01
• 期刊: SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL
• 影响因子: 8.4
• 作者: Devadoss, Anitha;Lee, Jung Woo;Paik, Ungyu
• 通讯作者: Paik, Ungyu