層状複水酸化物をベースとする新規光触媒を用いた二酸化炭素の固定化に関する研究

基于层状双氢氧化物的新型光催化剂固定二氧化碳的研究

基本信息

批准号：
14J03430
负责人：
井口翔之
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Kyoto 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

项目摘要

当初，本研究課題によりLDHをベースとした可視光応答型の光触媒系を構築することを目標としていた。電気化学的な手法によりLDHに生じる励起電子が持つポテンシャル位置を推定し、LDHの層間に保持する増感剤分子との組み合わせを検討した。しかし、LDHのエネルギー位置の制御、増感剤からLDHへの電子注入の二点について大きな困難があり、紫外光照射下で駆動する光触媒系の構築にとどまっており、可視光応答化は達成されなかった。LDHの電気化学的性質についてはこれまでに検討された例がほとんど無く不明な部分が多くため、種々のLDHの電気化学的性質を検討した。FTO基板上に電気泳動法により固定したNi－Al LDH電極に光照射を行ったところ，アノード分極領域でアノード光電流を示し，光アノード極として機能した．カソード分極領域ではカソード暗電流を示したことから，Ni－Al LDHはn型の特性を持つと考えられる．また，Ni－Al LDH電極を回路に組み込んだインピーダンス測定からフラットバンド電位を推定したところ，－0.40V vs. NHE (pH = 0) であった．つまり，光照射によってNi－Al LDHに生じた励起電子がCO2を還元可能なポテンシャルを有していることが示唆された．さらに，LDHを構成する2価と3価の金属イオンの種類を変化させた場合の，フラットバンド電位および光電流の大きさの違いについての知見を得た．その一方、電気化学測定の結果から大きなヒントを得て、H2Oを酸化できる酸化物光触媒とLDHとの複合光触媒を開発した。その一例であるMg-Al LDHとGa2O3を組み合わせた材料を光触媒として用いると、水中でのCO2の光還元に非常に高い活性を示すことを見出した。紫外光照射が必須ではあるものの、H2Oを還元剤として利用したCO2の光還元システムの構築に成功した。

最初，由于这项研究，目标是基于LDH建立一个可见的光响应类型的光学催化剂系统。估计了通过电化学方法在LDH中产生的激发电子的潜在位置，并检查了LDH层之间保持敏感剂的网状分子的组合。但是，在控制LDH的能量位置，从敏感剂中进行电子注射的两个点以及在紫外线辐射下驱动的光催化剂系统的构建以及视觉光响应的构建存在很大困难已经实现了。由于几乎没有LDH电化学特性的例子，因此有许多未知部分，因此我们检查了各种LDH电化学性能。当通过FTO底物上的电动游泳方法固定在Ni -Al LDH电极上进行光照射时，在阳极极区域中指示了阳极光电流，并用作光学阳极极。 Ni -Al LDH被认为具有n型的特性，因为阴极极化区域表示阴极暗电流。此外，从将Ni -Al LDH电极掺入电路的阻抗测量值中估算了平面电势，并且是-0.40V对NHE（pH = 0）。换句话说，有人建议通过光照射在ni -al LDH中产生的激发电子有可能返回二氧化碳。此外，当构成LDH的双值 - 可价值 - 可价值和三重金属离子时，我们获得了平坦带势和光电流的差异的了解。另一方面，通过电化学测量结果有很大的提示，我们开发了一种复杂的光催化剂，并带有氧化物光催化剂，可以氧化H2O和LDH。发现使用一种结合MG-AL LDH和GA2O3的一个示例的材料作为光催化剂，在水中的二氧化碳的光还原时表现出很高的活性。尽管紫外线照射是必不可少的，但它成功地使用H2O作为还原剂构建了CO2降低系统。

项目成果

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专利数量（0）

層状複水酸化物（LDH）で修飾したGa2O3光触媒のH2Oを電子源としたCO2の光還元活性

H2O为电子源的层状双氢氧化物（LDH）修饰的Ga2O3光催化剂的CO2光还原活性

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yasuyuki Maruya;Satoshi Watanabe;Keisuke Nakayama;Tomohiro Tanaka and Yasuto Tachikawa;長谷川雄大・井口翔之・寺村謙太郎・細川三郎・田中庸裕
通讯作者：
長谷川雄大・井口翔之・寺村謙太郎・細川三郎・田中庸裕

水中でのCO2光還元に活性を示すNi-Al LDHの光電気化学および電気化学特性評価

Ni-Al LDH 在水中 CO2 光还原中的光电化学和电化学表征

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yasuyuki MARUYA;Matthew R. HIPSEY;Satoshi WATANABE;Sri ADIYANTI;Yasuto TACHIKAWA;丸谷靖幸，Matthew R. Hipsey，渡部哲史，立川康人;長谷川雄大・井口翔之・寺村謙太郎・細川三郎・田中庸裕;吉川聡一・井口翔之・寺村謙太郎・細川三郎・田中庸裕
通讯作者：
吉川聡一・井口翔之・寺村謙太郎・細川三郎・田中庸裕

水中でのCO2光還元に活性を示すNi-Al LDHの光電気化学特性の評価

Ni-Al LDH 在水中表现出 CO2 光还原活性的光电化学性能评价