半導体光触媒に対する水の酸化助触媒の選定指針の確立

制定半导体光催化剂水氧化促进剂选择指南

• 批准号: 22K20490
• 负责人: 岡崎 めぐみ
• 金额: $ 1.83万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-08-31 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K20490/
• 关键词: 酸化ニッケルナノ粒子; 水の光酸化反応; 電子の化学ポテンシャル; ルテニウム錯体; pH緩衝剤; ホウ酸; 人工光合成; 半導体光触媒; 金属酸化物ナノ粒子; 水の酸化反応

酸化チタン粉末上に修飾した酸化ニッケルナノ粒子に対し、複数条件下にて電子の化学ポテンシャル測定を行った。その結果、酸化ニッケルナノ粒子が有する水の酸化反応に対する電子の化学ポテンシャルは、共存する化学種によって大きく異なることが明らかとなった。具体的な見積もり手法としては、pH緩衝剤としてホウ酸・リン酸・さらにはテトラフルオロシリコンナトリウム錯体を用い、異なる配位子を有する複数のRu(II)錯体光増感剤による水の光酸化反応を行った。その結果、リン酸・テトラフルオロシリコンナトリウム錯体水溶液では酸素生成が確認されなかったpH条件(pH～7)において、ホウ酸水溶液を用いると触媒的に酸素が生成することが確認された。このことから、ホウ酸水溶液では電子の化学ポテンシャルがより負側に位置していることが考えられる。つまり、酸化ニッケルナノ粒子は、周囲の環境によってその反応性が敏感に変化することが明らかとなった。一方、酸化コバルトや酸化イリジウム、酸化ルテニウムでは、pH緩衝剤の違いによる多少の反応性の変化は認められたものの、酸化ニッケルで確認されたほどの大きな差は確認されなかった。酸化ニッケルは電極触媒において、電解質の化学種によって過電圧や電流応答が変化することが過去に報告されているため、本研究にて確認された現象もそれに類するものであると推察される。したがって本研究では、水溶液中に懸濁しているナノ粒子に対し、電極触媒で立証されている現象を初めて観測できた。

电子化学势测量在多种条件下对氧化钛粉末修饰的镍氧化物纳米颗粒进行。结果，发现电子对镍氧化物纳米颗粒氧化反应的化学潜力取决于共存的化学物种。一种特定的估计方法涉及使用硼酸，磷酸，甚至是四氟甲硅钠钠复合物作为pH缓冲液，并使用多个RU（ii）含有不同配体的复合物光含量来进行水的光氧化。结果，可以证实，在pH条件下使用硼酸水溶液时，产生氧气是催化产生的（pH 7），在磷酸盐/四氟甲硅烷基络合物的水溶液中未确认产生氧气。这使电子的化学潜力可能位于硼酸水溶液中的负面。换句话说，已经揭示了镍氧化物纳米颗粒的反应性根据周围环境而敏感。另一方面，尽管由于钴，氧化虹膜和氧化芳族的pH缓冲剂的差异而观察到反应性的某些变化，但没有观察到镍氧化镍的显着差异。由于过去曾报道过，氧化镍会根据电解质化学物质改变电催化剂的过电压和电流响应，因此据估计，这项研究中证实的现象相似。因此，在这项研究中，我们首次能够观察到悬浮在水溶液中的纳米颗粒上证明的现象。