可視光水完全分解反応に向けた高性能ナノ粒子触媒の開発

开发用于完全可见光水分解反应的高性能纳米粒子催化剂

• 批准号: 11J01430
• 负责人: 池田 飛展
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 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 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J01430/
• 关键词: 水分解光触媒; CdSナノ粒子; ヘテロ接合; 光腐食耐性; 助触媒; CoOx; 水素生成助触媒; Rhナノ粒子; 担持量制御; Rh酸化数; XANES測定

本年度は、全ナノ粒子型の水完全分解光触媒の新規開発を目指し、Pt/CdSヘテロ接合ナノ粒子、さらにCoOx/CdSヘテロ接合ナノ粒子の合成と可視光照射下における光触媒的水(完全)分解活性評価を行った。まず、ナノ粒子化による光触媒活性向上を狙ってPt/CdSヘテロ接合ナノ粒子の合成を試みた。本研究では光電着法よりも高分散にPt相をヘテロ成長できると期待される、液相下でのPt/CdSナノヘテロ構造の構築を試みた。適切なPt前駆体塩の選択と反応温度の低減によって、あらかじめ合成したCdSナノ粒子表面上にPtナノ粒子を選択的にヘテロエピタキシャル成長させることができた。合成したヘテロ接合ナノ粒子の水素生成能を評価すると、CdSナノ粒子単独やCdSナノ粒子にPtを光電着法で担持したものよりも高い活性を示すことが分かった。しかしながら、活性自体は非常に低いものであり、今後は水素生成能の向上に向けて配位子を除去し適切な担体上に担持することが必要と思われる。さらに、酸素生成助触媒として知られるCoOxをCdSナノ粒子上にヘテロ成長させることで、耐光腐食性CdSベース光触媒の構築を目指した。Co塩をCdSナノ粒子存在下で熱分解すると、CoOxと思われる相がヘテロ接合した新奇ヘテロ接合ナノ粒子が合成できた。しかし、同定にはさらにHR-TEMやSTEM分析による詳細な分析が必要である。得られたヘテロ接合ナノ粒子の犠牲在存在下での水素生成能を評価すると、CdSナノ粒子単独よりも低い活性が得られた。さらに、正孔補足剤を加えない系で酸素生成能や水完全分解活性を評価すると、単独のCdSナノ粒子はもとより、合成したヘテロ接合ナノ粒子も全く活性を示さなかった。これは、ヘテロ接合したCoOx相が助触媒として全く機能せずCdS表面のサイトを塞ぐ効果しかなかったことを示唆する。今後は、ヘテロ接合相の材料の選択やより精密なナノ構造制御といったアプローチによって、耐光腐食CdSベース光触媒ナノ粒子の合成が可能になると思われる。

今年，针对所有纳米颗粒的全部分解催化剂的新开发，PT/CDS杂项纳米颗粒以及COOX/CDS杂项纳米颗粒和光催化水（完整的）分解活性。首先，我们试图合成PT/CD的异性纳米颗粒，目的是改善纳米核酸的光细胞活性。在这项研究中，我们试图在液相下构建PT/CDS纳米器结构，而PT相比Photo -OUT方法是异质的。适当的PT前代盐选择和降低反应温度使PT纳米颗粒在CDS纳米颗粒表面上可以选择性地异生生长。合成异性纳米颗粒的氢产生的评估表明，单独使用CDS纳米颗粒或CDS纳米颗粒的活性比PT负责光学安装方法的PT更为活跃。但是，活动本身非常低，有必要去除协调器并将其携带在适当的载体上，以提高未来的氢生产能力。此外，通过异构CDS纳米颗粒，基于CD的CDS基于CDS的基于CDS的光催化剂旨在构建CDS纳米颗粒。当CD纳米颗粒的存在下加热Co盐时，合成了一种新的杂环颗粒，其中似乎是COOX的相结合。但是，识别需要通过HR-TEM和STEM分析进行更详细的分析。在获得的异性纳米颗粒的牺牲下，评估氢生产能力的活性比单独的CDS纳米颗粒的活性低。此外，当在没有添加孔剂的系统中评估氧气产生能力和水的分解活性时，不仅是单个CDS纳米颗粒，而且还没有合成的异质纳米颗粒。这表明异氧相位无作为支撑催化剂的功能，并且具有阻止位点在CDS表面上的作用。将来，可以预期，诸如异质结阶段材料的选择和更精确的纳米结构控制将使光耐光腐蚀CDS基于基于CDS的光催化剂纳米颗粒的合成。

项目成果

Polyol Synthesis of Size-Controlled Rh Nanoparticles and Their Application to Photocatalytic Overall Water Splitting under Visible Light

• DOI: 10.1021/jp305968u
• 发表时间: 2013-02-14
• 期刊: JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C
• 影响因子: 3.7
• 作者: Ikeda, Takahiro;Xiong, Anke;Teranishi, Toshiharu
• 通讯作者: Teranishi, Toshiharu

Highly Dispersive Deposition of Pt Nanoparticles on CdS Nanostructures for Photocatalytic Hydrogen Evolution

• DOI: 10.1246/cl.2012.1325
• 发表时间: 2012-10
• 期刊: Chemistry Letters
• 影响因子: 1.6
• 作者: M. Sakamoto;Anke Xiong;R. Kanakubo;Takahiro Ikeda;Taizo Yoshinaga;K. Maeda;K. Domen;T. Teranishi

Size Effect of Rh Nanopart icle Cocatalyst on Photocatalyt ic Activity for Overal 1 Water Splitting

Rh纳米粒子助催化剂对光催化分解水活性的尺寸效应

• 发表时间: 2012
• 作者: Takahiro Ikeda;Anke xiong;Taizo Yoshinaga;Kazuhiko Maeda;Kazunari Domen;and Toshiharu Teranishi
• 通讯作者: and Toshiharu Teranishi