銅チタン系光触媒を用いた排水処理の研究

铜钛光催化剂处理废水的研究

基本信息

批准号：
13F03376
负责人：
堂免一成
金额：
$ 1.09万
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：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

エネルギーと環境問題は、地球規模での最重要課題であり、この解決のためにはクリーンで無尽蔵なエネルギー供給システムの開発が必要となる。光触媒を用いて太陽光のエネルギーにより水を水素と酸素に分解することにより、再生可能でクリーンなエネルギー貯蔵・輸送媒体である水素が得られる。この手法において太陽光を効率よく水素に変換するためには、利用可能な波長範囲の拡張と各波長での量子収率の向上という二つの要素を改善しなければならない。現在のところ、バンドギャップが2.7eVで480nm程度までの光しか水分解には直接利用できず、さらにバンドギャップが小さく長波長側まで吸収できる材料を開発する事が課題となっていた。最近、LaMgxTa1-xO1+3xN2-3xの組成で表される材料が600nm付近の可視光まで利用できる水分解光触媒であることが見出された。この材料をベースとして高活性化や活性発現の要因について明らかにすることにより、さらに高効率な水分解光触媒の開発が期待できる。本研究ではLa1-xCaxTaO1+xN2-x およびLaMgxTa1-xO1+3xN2-3xという組成であらわされる材料を検討したところ、両者ともO:N比が2:1になる組成が最も活性が高いことが明らかになった。以上、この系統のペロブスカイト型酸窒化物の水分解活性発現には上記のような組成制御が効果的であることが明らかになった。

能源和环境问题是全球范围内最重要的问题，解决这些问题需要发展清洁、取之不尽的能源供应体系。氢是一种可再生、清洁的能源储存和运输介质，可以通过使用光催化剂利用阳光能量将水分解为氢和氧来获得。为了使用这种方法有效地将太阳光转化为氢气，必须改进两个因素：扩大可用波长范围和增加每个波长的量子产率。目前，只有带隙为 2.7 eV、波长高达约 480 nm 的光可以直接用于水分解，而挑战在于开发具有更小带隙、可以吸收更长波长的材料。最近，人们发现一种成分为 LaMgxTa1-xO1+3xN2-3x 的材料是一种水分解光催化剂，可以利用高达约 600 nm 的可见光。通过阐明以这种材料为基础的高活化和活性表达背后的因素，我们可以期望开发出更高效的水分解光催化剂。在本研究中，我们研究了以 La1-xCaxTaO1+xN2-x 和 LaMgxTa1-xO1+3xN2-3x 组合物为代表的材料，很明显，O:N 比例为 2:1 的组合物具有最高的活性就成了。如上所述，可知上述组成控制对于表现这种钙钛矿型氧氮化物的水分解活性是有效的。