可視光で駆動する水分解用ヘテロ構造Ｃｕ２Ｏ／Ａｕ／ＷＯ３光触媒の創製

可见光驱动的水分解异质结构 Cu2O/Au/WO3 光催化剂的制备

基本信息

批准号：
18F18031
负责人：
寺西利治
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：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-10-12 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18F18031/
关键词：
ナノ材料金属酸化物ヘテロ構造水分解光触媒

项目摘要

近年、ナローバンドギャップをもつ光触媒が開発されており、ドープ金属酸化物（TiO2:Rh、約600nmに吸収端）、ペロブスカイト型ドープ金属酸化物（SrTiO3:Rh（0.5％）、約500nmに吸収端）、固溶体光触媒（GaN:ZnO、約550nmに吸収端）などがある。これらの光触媒の欠点は、（1）可視光の一部しか吸収しないこと、（2）ドーパントが光触媒中で電子－正孔再結合中心となり、エネルギー変換効率が低下すること、（3）ペロブスカイト金属酸化物および固溶体光触媒の合成に多くのエネルギーを消費することである。本研究では、光触媒としてCu2OおよびWO3半導体を用い、助触媒ナノ粒子および電子移動媒体を組み込んだ可視光応答Zスキーム光触媒システムを構築することを目的とする。本年度は、昨年度Cu2Oナノ粒子から合成することに成功した中空状CuInS2ナノ粒子と酸素生成光触媒ナノ粒子とのヘテロ接合に取り組んだ。酸素生成触媒のBiVO4ナノ粒子を、中空状CuInS2ナノ粒子のサイズに合うよう合成した（サイズ：~120 nm、厚さ：40 nm）。助触媒としての2 wt％Co3O4を担持したBiVO4ナノ粒子の酸素生成触媒活性は2106 μmol・g-1・h-1となり、他の報告と比較しても優れた活性を有していることが分かった。以上より、酸化還元媒体であるAuナノ粒子を介した一粒子Zスキーム光触媒の構築が現実的なものとなった。現在、CuInS2ナノケージの合成と高活性水還元触媒特性、ならびに、Pt担持CuInS2ナノケージ/Au/Co3O4担持BiVO4光触媒構築に関する論文投稿の準備をしている。

In recent years, photocatalysts with narrow bandgaps have been developed, including doped metal oxides (TiO2:Rh, at the absorption edge at about 600 nm), perovskite-type doped metal oxides (SrTiO3:Rh (0.5%), at the absorption edge at about 500 nm), solid solution photocatalyst (GaN:ZnO, at the absorption edge at about 550 nm）。这些光催化剂的缺点是（1）它们仅吸收一部分可见光，（2）掺杂剂成为光催化剂中电子孔重组的中心，降低能量转换效率，（3）它们在佩洛维斯基金属氧化物和固体溶液溶液和固体溶液光载体的合成中消耗大量能量。这项研究旨在使用Cu2O和WO3半导体作为光催化剂构建可见的光响应性Z-Scheme光催化系统，并掺入cocatalyst纳米颗粒和电子传输介质。今年，我们在去年从Cu2O纳米颗粒成功合成的空心库因2纳米颗粒之间进行了异质结，并创建了产生氧气的光催化纳米颗粒。合成了生成氧催化剂BIVO4纳米颗粒以匹配空心Cuins2纳米颗粒的大小（尺寸：〜120 nm，厚度：40 nm）。 BIVO4纳米颗粒的氧生成催化活性由2 wt％CO3O4作为cocatalyst支持的是2106μmol·G-1·H-1，与其他报告相比，发现具有较高的活性。结果，通过AU纳米颗粒构建一个单粒子Z-Scheme光催化剂已经变得很实际，这是氧化还原培养基。目前，我们准备提交一篇有关Cuins2纳米的合成和高度活跃的还原催化剂的特性的论文，以及PT支持的Cuins2纳米含量/AU/CO3O4支持的BIVO4 Photocatalysts。