非対称多孔質基板上に担持したチタニア薄膜光触媒による水の完全光分解

使用负载在不对称多孔基底上的二氧化钛薄膜光催化剂对水进行完全光解

基本信息

  • 批准号:
    07651012
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.47万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    1995
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1995 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

本研究ではアルミナ質非対称多孔質基板上に白金薄膜及びTiO_2薄膜をスパッター法及びゾルゲル法を用いてコーティングすることにより多層構造を持つ光触媒を作製した。また種々の測定手段を用いて得られた試料のキャラクタリゼーションを行うとともに,光照射による水溶液中からの水素発生量を測定し試料の光触媒特性を評価した。まずXPS測定,FE-SEM観察などの結果より,TiO_2薄膜の厚さを約20〜350nmまで制御して作製できること,350℃以上での熱処理により触媒活性の高いAnatase相TiO_2が得られることが分かった。またエタノール水溶液中での光照射による水素発生実験を行った結果,TiO_2単位質量当たりの水素発生速度は最大0.20mol/hであった。この値を市販の一般的なPt担持TiO_2(Anatase)微粒子の測定値と比較した結果,水素発生速度が約8倍になっていることが分かった。一方,白金基板上に同様の方法でTiO_2薄膜を作製しKCl水溶液中でのポテンショスタットを用いた電気化学的電流-電位測定を行った結果,光電流値は照射光量に対する応答性を示し,フラットバンド電位は-0.5〜-0.7VvsSCEの値が得られ,TiO_2相の伝導帯下端の電位は水の還元電位(H^+/H_2)より負側にあることを確認した。さらにマグネトロンスパッター装置を用いてガラス基板にコートした金属Ti薄膜あるいは金属Ti基板上にTiO_2薄膜を形成した試料を作製し電気化学的電流-電位測定を行った結果,光電流値が白金基板上にコートした場合と比較して約20倍になっていることが分かった。以上の結果より非対称多孔質基板上に白金・TiO_2薄膜をヲコートした多層構造の光触媒が高い光触媒活性を持つことが明らかになった。今後は各薄膜をさらに高度に複合化することにより,より高活性の光触媒材料を得られるものと考えられる。
本研究采用溅射和溶胶-凝胶方法在不对称多孔氧化铝基底上涂覆铂薄膜和TiO_2薄膜制备了具有多层结构的光催化剂。此外,我们对使用各种测量方法获得的样品进行了表征,并通过测量光照射下水溶液产生的氢气量来评估样品的光催化性能。首先,根据XPS测量和FE-SEM观察结果,我们发现通过控制厚度在20~350 nm左右可以制备TiO_2薄膜,并且通过热处理可以获得具有高催化活性的锐钛矿相TiO_2在 350°C 或更高。另外,在乙醇水溶液中进行光照射制氢实验表明,单位质量TiO_2的最大制氢速率为0.20mol/h。将该值与市售的普通Pt负载TiO_2(锐钛矿)细颗粒的测量值进行比较,发现氢产生率大约高8倍。另一方面,使用相同的方法在铂基板上制作TiO_2薄膜,并使用恒电位仪在KCl水溶液中进行电化学电流电位测量,结果发现光电流值是对照射光量的响应。 。证实平带电势为-0.5至-0.7V vs SCE,TiO_2相导带底部电势位于水还原电势(H^+/H_2)的负侧。此外,使用磁控溅射装置对在玻璃基板上涂覆金属Ti薄膜或在金属Ti基板上形成TiO_2薄膜的样品进行电化学电流电位测量,结果发现光电流发现其量比涂覆时高约20倍。上述结果表明,在不对称多孔基质上涂覆铂/TiO_2薄膜的多层光催化剂具有较高的光催化活性。未来,人们认为通过使每个薄膜更加复合化,可以获得更高活性的光催化材料。

项目成果

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