ミクロ空間を反応場とする色素増感半導体光触媒の設計

以微空间为反应场的染料敏化半导体光催化剂的设计

基本信息

批准号：
09218250
负责人：
安保正一
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Osaka Prefecture University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09218250/
关键词：
光触媒色素増感ロ-ダミンB 酸化チタン ZSM-5ゼオライト MCM-41ゼオライト NOx分解

项目摘要

色素ロ-ダミンB(RhB)をミクロ孔やメソ孔を有するゼオライト(ZSM-5、MCM-41)に吸着させ、担体の変化に伴うRhBの光物理化学特性の違いについて検討した。RhBの分子径よりも小さい細孔を有するZSM-5ゼオライトに吸着したRhBは蛍光寿命がnsオーダーのものに加え数百psオーダーの蛍光寿命を示し、RhBがゼオライトの外表面に、モノマー種およびダイマー種として存在することが解った。一方、RhBの分子径より大きいメソ細孔を有するゼオライトに吸着したRhBの蛍光寿命はnsオーダーの長い寿命成分のみが観測され、モノマー種のみでダイマー種の存在は見られないことが解った。すなわち、メソ細孔を持つゼオライトを用いて機能性色素を孤立した分布状態で吸着できることが解った。さらに、Ti種が四配位構造で高分散状態で固定化されているTi-MCM-41ではTi種とRhBが相互作用することにより、高い吸着量の範囲まで孤立した分布状態でRhBが存在できることを見出し、光増感型光触媒系の設計に適した反応場を構築できることが解った。また、Ti-MCM-41触媒は光照射下NOを選択性良くN_2とO_2に分解し、主にN_2Oを生成する粉末TiO_2光触媒とは異なった反応性を示した。以上の結果は、RhB-Ti-MCM-41が可視光照射下で機能し、粉末TiO_2光触媒系と全く異なる触媒選択性を有する色素増感光触媒として作用する可能性を強く示唆するもので、新規な光触媒の設計に重要な知見を与えるものである。

将染料Rhodamine B（Rhb）吸附在带有微孔和中孔的沸石（ZSM-5，MCM-41）上，并研究了由于载体变化而导致的Rhb的光物理和化学性质差异。除NS顺序的RHB上吸附在小于RHB的分子直径的ZSM-5沸石上，其荧光寿命还具有数百ps的荧光寿命，并且发现RHB作为单体物种和二聚体物种存在于沸石的外表面上。另一方面，发现只有长终身成分在NS的顺序上才能观察到大于中孔的RHB的荧光寿命，其中孔的荧光寿命大于Rhb的分子直径，并且只有单体物种没有显示二聚体物种的存在。换句话说，已经发现，使用带有中孔的沸石可以将功能染料吸附在孤立的分布中。此外，在Ti-MCM-41中，Ti物种被固定在四核结构中，并且在高度分散的状态中，Ti物种与RHB的相互作用意味着RHB可以在孤立的分布状态下存在，最多可达高吸附量，并且发现适合于光合型光电生产能力的设计反应领域。此外，Ti-MCM-41催化剂在光照射下选择性地分解为N_2和O_2，并表现出与粉末状tiO_2光催化剂的不同反应性，该粉状_2光催化剂主要产生N_2O。以上结果强烈表明，RHB-TI-MCM-41可以在可见光照射下起作用，并充当染料敏化的光催化剂，具有从粉末状tio_2光催化剂系统中完全不同的催化剂选择性，从而为新型光催化剂设计提供了重要的见解。