ビスマスチオホスフェート材料の光電気化学および光触媒特性の研究

硫代磷酸铋材料的光电化学及光催化性能研究

基本信息

批准号：
11F01377
负责人：
堂免一成
金额：
$ 1.28万
依托单位：
The University of Tokyo
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

半導体光触媒を用いた水の光分解は、太陽光をエネルギー源としてクリーンで再生可能なエネルギー供給できる手段として関心が高い。これまで多くの水分解光触媒が報告されてきたが、そのほとんどが紫外光励起を必要とするワイドギャップの化合物である。中には50%程度の高い量子収率で反応が進行するものもあるが、紫外光は太陽光中には少ししか含まれていないために、太陽光の高効率利用は望めない。そのため、可視光を十分に利用できる光触媒の開発が必要となる。本研究では600nm付近までの光を吸収できる化合物の中で犠牲試薬を含まない水溶液から、可視光照射下で直接水を水素と酸素に分解できることをはじめて実証した。MgドープLaTaON_2 (Mg : Ta=1:2)を上記の錯体重合法で合成したところ、Mg未ドープのものと同様にペロブスカイト構造に帰属できる生成物を単一相で得た。MgがTaに置換することにより吸収端が640nmから600nmへとブルーシフトするこが確認された。これは生成物中のN/O比が減少したことによると考えられ、価電子帯の上端が少し正の電位側にシフトし、水の酸化能力が向上すると期待できる。合成したLaMg_<1/3>Ta_2/^3O_2Nを水素生成助触媒であるRhCrOで表面修飾し、さらに非晶質TiO2を光電着法により被覆すると、水素と酸素が2:1の割合で生成することが確認された。

使用半导体光催化剂光解水作为利用阳光作为能源提供清洁和可再生能源的一种手段引起了极大的兴趣。迄今为止已报道了许多水分解光催化剂，但大多数都是需要紫外光激发的宽禁带化合物。有些反应以约 50% 的高量子产率进行，但由于阳光中仅含有少量紫外线，因此无法期望高效利用阳光。因此，有必要开发一种能够充分利用可见光的光催化剂。在这项研究中，我们首次证明，在能够吸收高达600 nm左右的光的化合物中，水可以在可见光照射下从不含牺牲试剂的水溶液中直接分解为氢气和氧气。当通过上述复合聚合方法合成Mg掺杂的LaTaON_2(Mg:Ta=1:2)时，获得了与Mg未掺杂的产物类似的可归属于钙钛矿结构的单相产物。确认通过用Ta代替Mg，吸收端从640nm蓝移至600nm。这被认为是由于产物中的N/O比降低，并且价带上端稍微向正电势侧移动，这有望提高水氧化能力。当合成的LaMg_1/3Ta_2/^3O_2N的表面用产氢促进剂RhCrO修饰，然后通过光电镀涂覆非晶TiO2时，以2:1的比例产生氢气和氧气。确认的。