Creation of green materials using solar light and geomimetics

利用太阳光和几何学创造绿色材料

基本信息

批准号：
22H00266
负责人：
笹木圭子
金额：
$ 27.62万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究は、大量に副生しながら付加価値の高い用途が定まっていない鉄鋼スラグを可視光応答型光触媒複合体とし、炭素循環の要となるリグニン分解および水素発生に応用し、アップサイクリングすることを目的としている。初年度には、鉄濃度の低い高炉スラグについてはこれをCa源としてハイドロキシアパタイト(HAp)を合成し、置換型あるいは侵入型イオン交換によってFe(III)をドープし、可視光応答型光触媒とし、Cr(VI)還元、水素生成、グルコースから酪酸への転換反応の光触媒としての効率を観察した。Cr(VI)還元ではCa源をCaOとした場合よりも触媒活性が高く高炉スラグ中のCaの反応性がCaOよりも高いと推察した。水素生成では生成効率が非常に低く、光触媒自体の特性よりも、添加する貴金属メタルの助触媒（電子メディエーター）の粉末としての属性が大きく影響し、高炉スラグを前駆体とする効果を見出すのが困難であった。そこでTiO2と複合化してH2生成反応に持ち込み、8000umol/gの水素生成効率得た。高炉スラグ由来のFe(III)ドープHAｐ単独触媒ではグルースから酪酸への転換反応には向いていた。HAp以外のスラグ由来成分が触媒の塩基度を高めることに寄与し、グルコースからフルクトースへの異性化の反応平衡を正の方向へ傾け酪酸の収率をあげることにつながった。HApへのその他の異元素ドープについては、アルカリ土類元素の代表としてMgドープを計算でこころみたが、バンドギャップの減少をもたらすとは予測されなかった。鉄分の多い転炉スラグのほうは最初からC3N4と複合化し、C3N4単独触媒よりもH2生成効率を向上させた。これについては2022年度に論文公表した。この複合体はグルコースの酪酸への転換の選択性を上げることにも効果を発揮していた。

这项研究的目的是将大量的副产品（但不作为可见的光响应光催化复合材料）作为可见的光响应复合材料，并使用木质素分解和氢产生，这是碳循环的关键，用于升级。在第一年，使用低铁浓度作为CA来源合成羟基磷灰石（HAP），将Fe（III）用取代或浸润性离子交换掺杂，以形成可见的光反应光无催化剂，以及CR（VI）还原性生产和Glucose wastion ductic and Ictic wastric wastric wastic wastic wastic wastic wastic wastic wastor wastric wastric wastric in Convertication in Convertication in Convertication and Convertication wasric doction wastic wastric wastor wastor wastor wastor wastic wastic wastion。据估计，与CA源用作CAO时，CR（VI）还原具有更高的催化活性，并且爆炸炉中CA的反应性高于CAO。氢产生的生产效率非常低，并且要添加的贵金属的繁殖催化剂（电子介体）的性能对其粉末性能具有很大的影响，从而使很难找到使用Blast Furnace Slag作为前体的效果。因此，将混合物与TiO2结合并带入H2生产反应中，达到8000 UMOL/g的氢生产效率。源自发射炉炉灶的Fe（III）单独催化剂适合从胶水到丁酸的转化反应。除HAP以外的其他成分有助于增加催化剂的碱性，从而使异构化从葡萄糖到果糖的异构化的反应平衡积极地倾斜，从而导致丁酸丁酸产量的提高。对于其他异元掺杂HAP，将Mg掺杂计算为碱接地元素的代表，但预测它不会导致带隙的减少。首先将富含铁的转换器与C3N4结合使用，从而提高了单独的C3N4催化剂的H2生产效率。这是在2022年发表的。该复合物也有效地提高了葡萄糖转化为丁酸的选择性。

项目成果

期刊论文数量（40）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Conducting polymeric nanocomposites: A review in solar fuel applications

DOI：
10.1016/j.fuel.2022.124899
发表时间：
2022
期刊：
Fuel
影响因子：
7.4
作者：
M. Shanmugam;Ashil Augustin;S. Mohan;Brahmari Honnappa;Chitiphon Chuaicham;S. Rajendran;T. Hoang
通讯作者：
M. Shanmugam;Ashil Augustin;S. Mohan;Brahmari Honnappa;Chitiphon Chuaicham;S. Rajendran;T. Hoang

Occurrence of steel converter slag and its high value-added conversion for environmental restoration in China: A review

DOI：
10.1016/j.jclepro.2022.133876
发表时间：
2022-09
期刊：
Journal of Cleaner Production
影响因子：
11.1
作者：
Kaiqian Shu;K. Sasaki
通讯作者：
Kaiqian Shu;K. Sasaki

Airlangga University(インドネシア)

艾尔兰加大学（印度尼西亚）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Enhanced photocatalytic reduction of hexavalent chromium ions over Zn-bearing in CuZn hydroxy double salts: Insight into the structural investigation using extended X-ray absorption fine structure

DOI：
10.1016/j.colsurfa.2022.128893
发表时间：
2022-04
期刊：
Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects
影响因子：
0
作者：
Chitiphon Chuaicham;K. Sekar;Balakumar Vellaichamy;Li Zhang;Jirawat Trakulmututa;P. Kidkhunthod;S. M. Smith;K. Sasaki
通讯作者：
Chitiphon Chuaicham;K. Sekar;Balakumar Vellaichamy;Li Zhang;Jirawat Trakulmututa;P. Kidkhunthod;S. M. Smith;K. Sasaki

Bioinspired Nanomaterials for Photocatalytic Degradation of Toxic Chemicals

用于光催化降解有毒化学品的仿生纳米材料