液相反応法を利用した可視光応答水分解光触媒電極の作製

液相反应法制备可见光响应水分解光催化电极

基本信息

批准号：
14J05709
负责人：
伊澤千尋
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Meiji University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J05709/
关键词：
水分解光触媒酸窒化物水熱法直接製膜

项目摘要

可視光を利用できる水分解光触媒のひとつである LaTiO2N を研究対象とし、エネルギー変換効率の高い電極の作製を目的とした。理想的な電極作製法は、光触媒膜を金属基板上へ直接作製することであると考え、LaTiO2N 膜を金属基板上へ直接作製することを試みた。LaTiO2N は酸化物前駆体 La2Ti2O7 膜を窒化して合成されるので、酸化物前駆体を金属基板上へ直接作製することを目指した。従来法では作製が困難であった La2Ti2O7 膜を、水熱法を利用することで作製できることを明らかにした。さらに、La2Ti2O7膜を窒化することで LaTiO2N 膜を作製することに成功した。作製した LaTiO2N 膜について光電気化学測定を行った結果、LaTiO2N 膜が可視光照射下において n 型半導体として光触媒能を有することが明らかとなった。さらに、作製した LaTiO2N 膜の活性向上を目指し、光電気化学反応に用いる電解質溶液が光電流密度に与える影響を検討した。窒化過程での高温加熱による窒素欠陥の生成を抑制するため、窒化過程を経ない酸窒化物膜の直接作製を目指した。その方法として、低温条件下で結晶性の窒化物膜の直接作製が可能である溶融塩電解法を選択した。溶融塩電解を行うための装置を立ち上げ、タンタル基板上へ窒化タンタル膜の作製を試みた。LiCl-KCl-Li3N 溶融塩中でタンタル基板をアノード分極し、3 h 反応させた。得られた生成膜について元素分析した結果、タンタルと酸素が検出され、窒素は検出されなかった。反応系内に水分などの酸素源が混入していると考えられるので、今後装置の改良が求められる。

研究重点是LATIO2N，这是可以利用可见光的水分解光催化剂之一，目的是制造具有高能量转化效率的电极。我们试图将LATIO2N膜直接制成金属底物上，因为我们认为理想的电极制造方法是将光催化膜直接制造到金属底物上。由于LATIO2N是通过硝化氧化物前体LA2TI2O7膜合成的，因此我们旨在将氧化物前体直接构成金属底物。已经揭示了可以使用水热方法来制造很难用常规方法制造的La2TI2O7膜。此外，通过硝化LA2TI2O7胶片，我们成功地制作了Latio2n电影。制备的LATIO2N膜的光电化学测量结果表明，在可见光光照射下，LATIO2N膜具有光催化能力作为N型半导体。此外，我们研究了光电化学反应中使用的电解质溶液对光电流密度的影响，旨在改善LATIO2N膜的活性。为了抑制由于硝化过程中高温加热而导致的氮缺陷的形成，我们的目的是直接制造不经历硝化过程的氧硝酸盐膜。作为一种方法，选择了一种熔融的盐电解方法，该方法允许在低温条件下直接制备硝酸盐膜。启动了用于执行熔融盐电解的装置，并尝试在塔坦底物上制造硝化剂膜。在LICL-KCL-LI3N熔融盐中阳极阳极阳极阳极，并允许反应3小时。对所获得的膜的元素分析表明，检测到触觉和氧气，而未检测到氮。据信，将氧气源（例如水）混合到反应系统中，因此将来需要改进设备。