可視光応答性の半導体接合型ナノ光触媒の自己集積

可见光响应半导体共轭纳米光催化剂的自组装

基本信息

批准号：
11F01066
负责人：
岡田清
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

太陽光を利用できる光触媒機能材料として, 狭いバンドギャップを有するAuriVillius相をキー物質とし, これに種々の半導体化合物並びに吸着機能材料を複合化・接合化した材料について検討した。これまでの成果に基づきAurivillius相でn型のBi_2WO_6, p型のBiOIを組合せ, それにナノチューブ状カーボン及びグラフェン酸化物の還元体(rGO)等を用いて, Bi_2WO_6/BiOI/rGO複合体を液相沈積法で合成した。その結果, rGO含有率を増やすにつれ, UV照射下でのメチレンブルー(MB)分解が速くなり, 2mass%で最大となった。rGOによる比表面積の増加, MB分子とのπ-πコンジュゲート形成による吸着能の向上が関係していると考えた。貴金属ナノ粒子(NMNP)は可視光を吸収し, 表面プラズモン共鳴(SPR)を生じる。このSPRによる可視光に対する光触媒能の活性向上を期待し, 様々なNMNPを用いてNMNP/cappedBiOI複合体を調製し, それらの光触媒活性を評価した。その結果, NMNP〈10nmのPd/cappedBiOI複合体が非常に高い活性を示すことが分かった。Pdナノ粒子が電子を捕捉し, charge-carrier分離を効率化したための効果と考察した。この系は今後さらなる活性向上が期待できる有望な系と言える。天然の種々の粘土鉱物は多少なりともFeイオンを含んでいる。これを光触媒の活性向上に活用できるのではないかと考えた。Feを含む種々の粘土鉱物の中でスメクタイトを中心に粘土/Bi_2WO_6複合体を調製して検討した。その結果, 粘土中のFeイオンの一部が液相中に溶出し, 均一系触媒的にFenton類似反応を生じ, 全体として可視光に対する活性向上が確認できた。これまで, アロフェン/BiOl/Bi_2WO_6, アロフェン/eVO_4/Bi_2WO_6において同様に活性向上効果が見られたのには, この作用が付加していたと考察できる。以上, 様々な複合体を調製し, 可視光に対する活性向上を目指した結果, Aurivillius相をキー一成分とし, p-nヘテロ接合を有する複合体に第三相を効果的に選ぶことで可視光活性を向上できた。

作为可利用太阳光的光催化功能材料，我们以带隙窄的AuriVillius相为关键材料，研究了与各种半导体化合物和吸附功能材料复合结合的材料。基于之前的研究结果，我们将n型Bi_2WO_6和p型BiOI在Aurivilius相中结合，并使用纳米管碳和还原氧化石墨烯（rGO）在液相中通过沉淀法合成了Bi_2WO_6/BiOI/rGO复合材料。。结果，随着rGO含量的增加，亚甲基蓝（MB）在UV照射下的分解变得更快，并在2质量%时达到最大值。我们认为，rGO 导致的比表面积增加和与 MB 分子形成 π-π 共轭物导致的吸附能力提高是相关的。贵金属纳米颗粒 (NMNP) 吸收可见光并产生表面等离子体共振 (SPR)。期望这种SPR能够提高可见光下的光催化活性，我们使用各种NMNP制备了NMNP/cappedBiOI复合材料并评估了它们的光催化活性。结果表明，NMNPs (10 nm) 的 Pd/封端 BiOI 复合物表现出非常高的活性。这种效应被认为是由于钯纳米颗粒捕获电子并使电荷载流子分离更加有效。该系统可以说是一个很有前景的系统，未来有望进一步提高其活性。各种天然粘土矿物都含有一定程度的Fe离子。我们认为这可以用来提高光催化剂的活性。采用多种含Fe粘土矿物中的蒙脱石制备并研究了粘土/Bi_2WO_6复合材料。结果，粘土中的一些Fe离子被洗脱到液相中，以均相催化方式引起类芬顿反应，并且证实了对可见光的活性的总体改善。可以认为，这种效应还导致了在水铝英石/BiO1/Bi_2WO_6和水铝英石/eVO_4/Bi_2WO_6中看到的类似活性增强作用。通过制备各种复合材料，以提高可见光活性为目标，我们发现，以Aurivilius相为关键成分，并有效选择p-n异质结复合物中的第三相，可以提高可见光活性。我能够进步。

项目成果

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Hydrothermal Synthesis and Visible-light-Driven Photocatalytic Activity of Allophane-Wakefieldite-(CE) Compotite

水铝英石-韦克菲尔德石-(CE)复合物的水热合成及可见光驱动光催化活性

DOI：
发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
0
作者：
Mirabbos Hojamberdiev;Yuki Makinose;Ken-ichi Katsumata;Toshihiro Isobe;Nobuhiro Matsushita;Kiyoshi Okada
通讯作者：
Kiyoshi Okada

One-step hydrothermal synthesis and photocatalytic performance of ZnWO_4/Bi_2WO_6 composite photocatalyst for efficient degradation of acetaldehyde under UV light irradiation

ZnWO_4/Bi_2WO_6复合光催化剂一步水热合成及紫外光高效降解乙醛光催化性能

DOI：
发表时间：
2013
期刊：
Applied Catalysis A : General
影响因子：
0
作者：
M. Hojamberdiev;K. Katsumata;K. Morita;S. Aldabe Bilmes;N. Matsushita;K. Okada
通讯作者：
K. Okada

One-step hydrothermal synthesis and photocatalytic performance of ZnWO_4/Bi_2WO_6 composite photocatalyst

ZnWO_4/Bi_2WO_6复合光催化剂的一步水热合成及其光催化性能

DOI：
发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
0
作者：
M. Hojamberdiev;K. Katsumata;N. Matsushita;K. Okada
通讯作者：
K. Okada

Granular Activated Carbons Impregnated by Iron Oxide (Fe-GACs) for Simultaneous Adsorption and Photodecomposition of Methylene Blue in an Oxalate Solution

DOI：
10.4028/www.scientific.net/amr.795.153
发表时间：
2013-09
期刊：
Advanced Materials Research
影响因子：
0
作者：
Z. Kadirova;Ken‐ichi Katsumata;M. Hojamberdiev;T. Isobe;N. Matsushita;A. Nakajima;K. Okada
通讯作者：
Z. Kadirova;Ken‐ichi Katsumata;M. Hojamberdiev;T. Isobe;N. Matsushita;A. Nakajima;K. Okada

Visible light-responsive Bi_2WO_6/allophane and BiOI/allophane composite photocatalysts : Hydrothermal synthesis, characterization and photocatalytic performances

可见光响应Bi_2WO_6/水铝英石和BiOI/水铝英石复合光催化剂：水热合成、表征和光催化性能