酸化チタン/ゼオライト光触媒系による二酸化炭素の水による還元固定化反応

二氧化钛/沸石光催化体系二氧化碳与水的还原固定反应

基本信息

批准号：
15033263
负责人：
安保正一
金额：
$ 3.2万
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：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、ゼオライト骨格中にTiを含有した触媒を合成し、この系にイオン注入法を適用することで、酸化チタン光触媒の電子状態の制御を行い、可視光を吸収し二酸化炭素を水により還元固定化できる光触媒プロセスの実現を検討した。また、触媒の薄膜化や疎水化処理により触媒活性と選択性の向上を試みた。Ti含有ゼオライト光触媒上でのメタノール生成の選択性の向上を図るため、F^-イオンを含有するテンプレートを用い、疎水性Betaゼオライト(Ti-Beta(F))を合成した。FT-IR測定により、OH^-イオンを含有するテンプレートを用いて合成したBetaゼオライト(Ti-Beta(OH))と比較してTi-Beta(F)では表面OH基の減少が確認された。実際、室温でのH_2O吸着等温線測定によりTi-Beta(F)ではH_2Oの吸着量は減少し、表面の疎水化が確認できた。これらを光触媒として二酸化炭素の水による還元反応を検討した結果、Ti-Beta(F)は触媒活性は低いものの、Ti-Beta(OH)と比較して高い選択性でメタノールを生成できることを見出した。さらに、光透過性が高く大表面積を有するTi含有メソポーラスシリカ薄膜を合成した。溶媒抽出法により合成したTi含有メソポーラスシリカ薄膜を二酸化炭素と水の存在下で紫外光照射すると、メタンおよびメタノールが生成した。透明なTi含有メソポーラスシリカ薄膜を粉末状にすると光触媒活性が低下することから、透明な薄膜光触媒の高い光触媒反応性が触媒の薄膜化による光吸収効率の向上に密接に関連することがわかった。また、Ti含有メソポーラスシリカ光触媒上にVイオンを注入するとUV-Vis吸収スペクトルは注入イオン量に依存して長波長側にシフトし、可視光を吸収することがわかった。このように可視光吸収が可能な光触媒を用いると、390nmより長波長の光照射下で二酸化炭素の水による還元固定化反応が進行し、メタンおよびメタノールが生成することを見いだした。

在这项研究中，我们合成了一种在沸石骨架中含有Ti的催化剂，并将离子注入到该系统中来控制二氧化钛光催化剂的电子态，吸收可见光，并将二氧化碳转化为水，我们研究了光催化的实现。允许还原和固定的过程。我们还尝试通过稀释催化剂并使其疏水来提高催化剂活性和选择性。为了提高含Ti沸石光催化剂上甲醇生产的选择性，使用含有F^-离子的模板合成了疏水性Beta沸石(Ti-Beta(F))。 FT-IR 测量证实，与使用含有 OH^- 离子的模板合成的 Beta 沸石 (Ti-Beta(OH)) 相比，Ti-Beta(F) 中的表面 OH 基团有所减少。事实上，室温下的H_2O吸附等温线测量表明，Ti-Beta(F)上吸附的H_2O量减少，表面变得疏水。使用它们作为光催化剂研究二氧化碳与水的还原反应，结果发现，虽然Ti-Beta(F)的催化活性较低，但与Ti-Beta(OH)相比，可以以更高的选择性生产甲醇。。此外，我们合成了具有高光学透明度和大比表面积的含钛介孔二氧化硅薄膜。当在二氧化碳和水存在下用紫外线照射通过溶剂萃取合成的含Ti介孔二氧化硅薄膜时，产生甲烷和甲醇。含Ti介孔二氧化硅透明薄膜的光催化活性在粉末化时降低，表明透明薄膜光催化剂的高光催化活性与催化剂变薄所实现的光吸收效率的提高密切相关。此外，发现当V离子被注入到含Ti介孔二氧化硅光催化剂上时，根据注入离子的量，UV-Vis吸收光谱向更长波长移动，并且可见光被吸收。我们发现，当使用能够吸收可见光的光催化剂时，二氧化碳与水的还原和固定反应在波长大于390 nm的光照射下进行，产生甲烷和甲醇。