Development of structural control band engineered polymer photocatalyst for the effective solar overall water splitting

开发结构控制带工程聚合物光催化剂，用于有效的太阳能整体水分解

基本信息

批准号：
22H02119
负责人：
勝又英之
金额：
$ 11.4万
依托单位：
Mie University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

炭素および窒素等のユビキタス元素からなる有機光触媒は、環境および資源に配慮した材料として注目されている。本研究では、水素および酸素生成のためのg-C3N4を異なるバンドエンジニアリング法を用いて、それぞれ合成し、価電子帯および伝導帯の電位が水素生成・酸素生成に最適な位置に制御された2種類のg-C3N4を用いる電子メディエーターを介したZ-スキームによる水の高効率完全分解系を構築することを目的とする。本年度は、尿素を原料とし検討を行った。芳香環の前駆体として1,3,5-ヒドロキシベンゼンとさらに黒リンを混合し、BP/A-CNを合成した。その水素生成速度は、g-C3N4と比較して約4倍の水素生成活性の向上に成功した。XRD、FT-IR、XPSの解析結果より、BP/A-CNはg-C3N4基本骨格を維持したまま芳香環と黒リンが修飾されたことを確認した。g-C3N4と比較して、BP/A-CNの光吸収強度は、400-700 nmの全領域で増加し、全スペクトルの光を利用可能とすることに成功した。さらにバンドギャップエネルギーは、2.96 eVから2.29 eVへ変化した。PLの結果より、g-C3N4は460 nmで強い発光ピークを示したが、BP/A-CNではピーク強度は大幅に減少した。また、EISの結果より、BP/A-CNの電荷移動の抵抗はg-C3N4よりも小さいことが明らかとなった。これらのことから、本研究における光触媒活性の向上は、g-C3N4へのBP/芳香環修飾が光吸収領域の拡大、電子正孔対の再結合の抑制、電荷分離と移動を促進する働きを担うことが主な要因であると考えられた。

由碳和氮等普遍存在的元素制成的有机光催化剂作为环境和资源友好型材料而受到关注。本研究采用不同的能带工程方法合成了用于制氢和制氧的g-C3N4，并将价带和导带的电势控制在制氢和制氧的最佳位置。使用 Z 方案的高效且完整的水分解系统，使用 g-C3N4 的电子介体。今年我们研究了以尿素为原料。以1,3,5-羟基苯和黑磷为芳环前体混合合成BP/A-CN。成功地将氢气产率提高到g-C3N4的约4倍。从XRD、FT-IR和XPS分析结果证实，BP/A-CN的芳环和黑磷在保持g-C3N4基本骨架的同时进行了改性。与g-C3N4相比，BP/A-CN的光吸收强度在400-700 nm的整个范围内都有所增加，成功地使整个光谱都可用。此外，带隙能量从2.96 eV变为2.29 eV。从PL结果来看，g-C3N4在460 nm处显示出较强的发射峰，但BP/A-CN的峰强度显着下降。此外，EIS结果表明BP/A-CN的电荷转移电阻低于g-C3N4。由此可见，本研究中光催化活性的提高是由于g-C3N4上BP/芳环修饰的作用，扩大了光吸收区域，抑制了电子-空穴对的复合，促进了电荷分离和转移这被认为是主要因素。

项目成果

期刊论文数量（8）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

尿素，ビウレット，2.4.6-トリアミノピリミジンから合成したg-C3N4の光触媒的水素生成活性

尿素、缩二脲和2.4.6-三氨基嘧啶合成的g-C3N4的光催化产氢活性

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
佐藤元紀;勝又英之;立石一希;古川真衣;金子聡;塩谷暢貴，下赤卓史，長谷川健;Kei Saito;渡部至玄・勝又英之・立石一希・古川真衣・金子聡
通讯作者：
渡部至玄・勝又英之・立石一希・古川真衣・金子聡

Dual Z-scheme heterojunction g-C3N4/Ag3PO4/AgBr photocatalyst with enhanced visible-light photocatalytic activity

DOI：
10.1016/j.ceramint.2022.04.176
发表时间：
2022-08-01
期刊：
CERAMICS INTERNATIONAL
影响因子：
5.2
作者：
Katsumata, Hideyuki;Molla, Md Ashraful Islam;Kaneco, Satoshi
通讯作者：
Kaneco, Satoshi

芳香環を導入した窒化炭素光触媒による水素生成の高活性化

引入芳环的氮化碳光催化剂高活化制氢

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
佐藤元紀;勝又英之;立石一希;古川真衣;金子聡
通讯作者：
金子聡

Synthesis of an iso-type graphitic carbon nitride heterojunction derived from oxamide and urea in molten salt for high-performance visible-light driven photocatalysis

由草酰胺和尿素在熔盐中合成同型石墨氮化碳异质结，用于高性能可见光驱动光催化

DOI：
10.1039/d2nj00741j
发表时间：
2022
期刊：
New Journal of Chemistry
影响因子：
3.3
作者：
Ashraful Islam Molla Md.;Katsumata Hideyuki;Furukawa Mai;Tateishi Ikki;Kaneco Satoshi
通讯作者：
Kaneco Satoshi

Hydrogen production activity by heterojunction g-C3N4 photocatalysts with aromatic rings

芳香环异质结g-C3N4光催化剂的产氢活性