可視光応答型薄膜状光触媒を用いたタンデム型太陽電池の開発

使用可见光响应薄膜光催化剂开发串联太阳能电池

• 批准号: 07F07413
• 负责人: 楠元 芳文
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Kagoshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07F07413/
• 关键词: 可視光応答型光触媒; 太陽電池; 水素; ナノ粒子; ドーピング; 大量化学合成; 触媒・化学プロセス; タンデム型; 薄膜; レーザーアブレーション法

高活性な可視光応答型光触媒の開発をめざして、硫化物の新規合成を精力的に推進した。大量の合成が可能な,大気中でのチオシアン酸亜鉛の熱分解という新しい方法を用いて,階層状で細孔を調節できる様々な形態(マクロ球状型,タンポポ型,ナノチューブ型など)を有する硫化亜鉛(ZnS)を発見し,それらの特性について,最新の表面分析手法を駆使して調べた結果,窒素と炭素をZnS中に取り込んだ触媒が生成しており,可視光応答型になることを見いだすと共に、生成機構も解明しアメリカ化学会の雑誌に公表した。ZnSそのものは,紫外光(約400nm以下の光)しか吸収しない。しかし,太陽光には紫外光はわずか数%しか含まれていないので,このままでは,効率が悪いので,可視光(波長が約400nm以上の目に見える光)化することが求められている。発見した光触媒は,可視光下で高い有機物分解活性を示すと共に,助触媒を併用することなく可視光照射下で水から水素を発生させる高い活性があることを明らかにした。同様な手法を拡張して、ミネラルを活用した、形態を制御できる硫化カドミウムの大量合成に成功し、水から水素を生成できる高い活性があることを明らかにすると共に、生成機構も解明し、アメリカ化学会の雑誌に公表した。銅は酸化されやすいが、酸化されない状態で銅ナノ粒子を調製する合成法を初めて開発し、国際誌に公表した。室温でレーザーを用いて作った酸化鉄(いわゆる鉄の赤さび)薄膜をさらに最適の温度で電気炉で焼いたものを使用して太陽電池を作製すると、その性能が著しく向上することを発見し、国際誌に公表した。本研究で新しく発見・開発した光触媒や金属ナノ粒子の太陽電池や水素発生系の材料としての評価や改良,課題等について引き続き研究を行っており、タンデム型太陽電池の開発に向けて努力を傾注しているところである。

为了开发高度活跃，可见的响应性光催化剂，我们积极促进了新的硫化物合成。使用一种新的大气中硫糖酸锌热解的方法，这允许大量合成，我们发现了具有各种形式的硫化锌（ZNS）（千层次，蒲公英，纳米管等），允许大量合成，并使用最新的表面分析方法研究了它们的特性。我们发现，已经生产了将氮和碳纳入Zns的催化剂，使其可见光，并且在美国化学学会的杂志上也澄清并发表了生产机制。 ZnS本身仅吸收紫外线（大约400 nm的光）。但是，由于阳光仅包含紫外线的百分之几，如果这样继续下去，则效率低下，并且有必要转动可见光（可见光，波长约为400 nm或更多）。发现的光催化剂在可见光下显示出很高的有机分解活性，并且在不使用共催化剂的情况下从可见光照射下从水中产生氢的活性很高。一种类似的方法被扩展到成功合成硫化镉，该硫化物可以使用矿物质来控制形态，并透露，它具有很高的活性可以从水中产生氢，并且也澄清了生产机理，并由美国化学学会发表在杂志上。铜很容易被氧化，但没有被氧化，它首先开发了一种制备铜纳米颗粒的合成方法，并发表在国际杂志上。它发现，使用在室温下使用激光制成的氧化铁薄膜（所谓的红锈），在最佳温度下在电炉中烘烤，其性能得到了显着提高，并在国际杂志上发表。我们继续研究新发现和开发的光催化剂和金属纳米颗粒作为太阳能电池和氢生成系统的材料的评估，改进和问题，目前正在专注于开发串联太阳能电池的努力。

项目成果

Synthesis of N, C Codoped Hierarchical Porous Microsphere ZnS As a Visible Light-Responsive Photocatalyst

• DOI: 10.1021/jp904253u
• 发表时间: 2009-08
• 期刊: Journal of Physical Chemistry C
• 影响因子: 3.7
• 作者: M. Muruganandham;Y. Kusumoto

Simple new synthesis of copper nanoparticles in water/acetonitrile mixed solvent and their characterization

• DOI: 10.1016/j.matlet.2009.06.037
• 发表时间: 2009-09-30
• 期刊: MATERIALS LETTERS
• 影响因子: 3
• 作者: Abdulla-Al-Mamun, Md.;Kusumoto, Yoshihumi;Muruganandham, Manickavachagam
• 通讯作者: Muruganandham, Manickavachagam

Mineralizer-Assisted Shape-Controlled Synthesis, Characterization, and Photocatalytic Evaluation of CdS Microcrystals

• DOI: 10.1021/jp9064714
• 发表时间: 2009-10
• 期刊: Journal of Physical Chemistry C
• 影响因子: 3.7
• 作者: M. Muruganandham;Y. Kusumoto;Chiyo Okamoto;A. Muruganandham;M. Abdulla-Al-Mamun;B. Ahmmad

Photothermal and Photocatalytic Cell-killing Effect of Au Colloidal Nanoparticles and Au-capped TiO_2 Nanocomposite Photocatalysts on HeLa Cell

Au胶体纳米粒子和Au封端的TiO_2纳米复合光催化剂对HeLa细胞的光热和光催化细胞杀伤作用

• 发表时间: 2009
• 作者: 一瀬勇規;ら;白石友紀;Md.Abdulla-Al-Mamun;Manickavachagam Muruganandham;Shouichi Somekawa;Manickavachagam Muruganandham;M. Muruganandham;Yoshihumi Kusumoto
• 通讯作者: Yoshihumi Kusumoto

Synthsis, Characterization and Photocatalytic Hydrogen Production of Metal Doped CdS Tubular Tower under Visible Light Irradition

可见光照射下金属掺杂CdS管式塔的合成、表征及光催化制氢

• 发表时间: 2009
• 期刊: WASET (World Academy of Science, Engineering and Technology) website Procedings 39
• 作者: 一瀬勇規;ら;白石友紀;Md.Abdulla-Al-Mamun;Manickavachagam Muruganandham;Shouichi Somekawa;Manickavachagam Muruganandham;M. Muruganandham
• 通讯作者: M. Muruganandham