Zスキーム型BiVO4光触媒における不純物添加効果の物理機構解明

阐明Z型BiVO4光催化剂中杂质添加影响的物理机制

基本信息

批准号：
17F17385
负责人：
櫻井岳暁
金额：
$ 1.41万
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：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-10-13 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17F17385/
关键词：
光触媒

项目摘要

光触媒BiVO4にZrとMoをドープした試料の物性評価に取り組んだ。ZrもしくはMoをドープしたBiVO4試料では、H2Oの分解反応が促進されることを確認している。この物性を確認したところ、ドープした試料ではどちらもV-Oに関連したラマンピークがシフトし、同時にX線回折、バンドギャップなどの物性が全て系統的に変化することが明らかになった。この原因について、考察を行なった。Zrは4属、Moは6属元素であり、Vを置換するのであればMoはドナー、Zrはアクセプタとして働くはずである。一方、米国再生エネルギー研究所（NREL）の計算結果では、V5+はイオン半径が0.52オングストロームと小さく、Mo6+（イオン半径0.42オングストローム）は置換できるがZr4+（イオン半径0.78オングストローム）では置換できない。逆に、Bi2+はイオン半径が1.08オングストロームと大きいため、Zrで置換されうると報告されており、X線回折のリートベルト解析においてもBiの置換された構造がフィッティングより予想された。よってどちらのドープ元素もドナーとして働くであろうことが明らかになった。一方、今回二つのドープ試料では、ともに構造変化が誘起されており、この変化に伴い蛍光寿命も短くなった。このため、欠陥も導入されたと予想される。この欠陥生成と電子ドープのどちらが反応性を向上させているのかが不明瞭であり、研究を継続させる必要がある。本プロジェクトは受給者の就職に伴い一旦停止するが、引き続き取り組みを続ける予定である。

我们在光催化剂BIVO4上使用ZR和MO对样品进行了属性评估。带有ZR或MO的BIVO4样品已确认促进了H2O分解反应。确认该特性后，很明显，在两个浓汤样品中，与V-O相关的两个拉曼峰都被移动了，同时，X射线时间和频带差距的物理特性都在系统上更改。我们考虑了原因。 ZR是一个属，Mo是第六个元素，如果替换V，则MO应作为供体工作，并且ZR作为加速器工作。另一方面，根据美国研究机构（NREL）的计算，V5+的小离子半径为0.52离子化，MO6+（离子半径为0.42 angtrom）可以更换，但不能用ZR4+替换（离子半径0.78盎格鲁斯特罗姆）。相反，BI2+的离子半径为1.08，因此据报道它可以被ZR替换，并且还可以通过X -Ray转换重新依次分析中的拟合来代替BI的结构。因此，很明显，这两个浓汤元素都可以作为捐助者起作用。另一方面，这次在两个浓汤样品中，诱导结构变化，并且由于这种变化，荧光寿命变短。因此，预计已经引入了缺陷。尚不清楚这种有缺陷的发电还是电子涂料可以提高反应性，并且有必要继续研究。该项目将在接收者的雇用中停止一次，但将继续工作。