二酸化炭素還元反応のためのチタン酸塩光触媒に添加する新規二元系助触媒の開発

钛酸酯光催化剂中添加新型二元助催化剂用于二氧化碳还原反应的开发

基本信息

批准号：
19F19351
负责人：
吉田寿雄
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-11-08 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

カーボンニュートラルを目指し，地球温暖化の要因とされる二酸化炭素の排出量を減らし炭素資源として有効することが求められている中で，太陽エネルギーを用いて二酸化炭素を有用化合物に変換するための光触媒の開発研究が盛んにおこなわれている．本研究は，二酸化炭素還元による一酸化炭素の生成のための光触媒の活性を向上させるために有効である助触媒の高効率化を目指し，チタン酸塩光触媒に添加する新たな二元助触媒の開発を行うものである．本研究は特別研究員と共に2019年11月末から2021年11月まで行われた．2019年度の4か月の間には，二酸化炭素還元光触媒反応の評価のための実験環境を整え，チタン酸カルシウム光触媒を用いて二元系助触媒の開発に取り組み始め，2020年度には，二元助触媒の組み合わせや調製法の検討をおこない，学術論文として報告した．本年度(2021年度）は，これを継続して研究を続け，第2成分としてMn酸化物を用いた場合に，通常得られる酸化生成物である分子状酸素の代わりに，過酸化水素が得られることを見出した．光触媒を用いた水による二酸化炭素の還元反応で，二酸化炭素の還元生成物である一酸化炭素と水の参加生成物である過酸化水素が，同時に，それぞれ高選択的に，しかも定常的に生成されたのは知る限り世界で初めてである．この時の水溶液に炭酸水素ナトリウムを共存させることで得られた過酸化水素は水溶液中に安定に存在していた．これまでの報文でも，光触媒反応であるにもかかわらず，水素や一酸化炭素といった還元生成物は観測されても，酸化生成物である酸素が見られないことがしばしばあったが，過酸化水素ができていた可能性が示唆された．

为了实现碳中和，需要减少二氧化碳的排放，并利用它作为碳资源，利用太阳能将二氧化碳转化为有用的化合物。研究正在积极进行。本研究旨在提高可有效提高光催化剂通过二氧化碳还原生产一氧化碳的活性的助催化剂的效率，并开发出一种新的二元助催化剂，用于添加到钛酸酯光催化剂中。这项研究是在2019年11月下旬至2021年11月期间由专门研究人员进行的。在2019年的四个月期间，我们准备了评估二氧化碳还原光催化反应的实验环境，并开始致力于使用钛酸钙光催化剂的二元助催化剂的开发，我们研究了主要助催化剂的组合和制备方法，并进行了报道。在一篇学术论文中。今年（2021年），我们将继续这项研究，发现当使用氧化锰作为第二成分时，可以获得过氧化氢，而不是通常获得的氧化产物分子氧。据我们所知，在使用光催化剂的二氧化碳与水的还原反应中，高度选择性且持续地同时产生二氧化碳的还原产物一氧化碳和水的参与产物过氧化氢。，这在世界上还是第一次。此时，通过使碳酸氢钠共存于水溶液中而获得的过氧化氢稳定地存在于水溶液中。在之前的报道中，尽管这是光催化反应，但观察到了氢气和一氧化碳等还原产物，但经常观察不到氧化产物氧气，这表明可能已经产生了氢气。