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规模上最重要的问题，为了解决这一点，必须开发清洁和无尽的能源供应系统。通过使用光催化剂将水分解为氢和氧气，并获得了阳光的能量，可以获得可再生且清洁的能源存储和运输培养基的氢。在这种方法中，为了有效地将阳光转化为氢，必须改善两个因素：扩大可用的波长范围并在每个波长下提高量子产率。当前，只有带有2.7EV的带隙和约480nm的光线的光才能直接用于水分分解，而挑战是开发具有小带隙的材料，该材料可以吸收到长波长侧。最近，已经发现，由组成lamgxta1-xo1+3xn2-3x表示的材料是一种水分解光催化剂，可用于600 nm左右的可见光。通过阐明导致使用该材料作为基础的高激活和活性的因素，可以预计将开发出更有效的水分解光催化剂。在这项研究中，检查了由成分LA1-XCAXTAO1+XN2-X和LAMGXTA1-XO1+3XN2-3X表达的材料，发现O：N比为2：1的组合物是最活跃的。据揭示，上述组成控制对该菌株的钙钛矿型氧硝酸盐的可降解活性表达有效。