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。

将染料罗丹明B（RhB）吸附在具有微孔和介孔的沸石（ZSM-5、MCM-41）上，研究了因载体变化而导致的RhB光理化性质的差异。吸附在具有比RhB分子直径更小的孔的ZSM-5沸石上的RhB，除了纳秒量级的荧光寿命之外，还表现出数百皮秒量级的荧光寿命。二聚体物种。另一方面，在具有比RhB分子直径大的介孔的沸石上吸附的RhB的荧光寿命中，仅观察到ns量级的长寿命成分，这表明仅观察到单体种类而没有观察到二聚体种类。换句话说，发现使用具有中孔的沸石可以以孤立分布状态吸附功能性染料。此外，在Ti-MCM-41中，Ti物种以高度分散的状态固定在四配位结构中，由于Ti物种和RhB We之间的相互作用，RhB以高达高吸附量范围的孤立分布状态存在。发现可以构建适合设计光敏光催化系统的反应场。此外，Ti-MCM-41催化剂在光照射下将NO分解为N_2和O_2，具有良好的选择性，表现出与主要产生N_2O的粉末TiO_2光催化剂不同的反应活性。上述结果强烈表明RhB-Ti-MCM-41在可见光照射下发挥作用，并且作为一种染料敏化光催化剂，其催化选择性与粉末TiO_2光催化剂体系完全不同，这为光催化剂的设计提供了重要的知识。