量子ドット型ソーラー燃料製造および太陽電池の開発

量子点太阳能燃料生产和太阳能电池开发

基本信息

批准号：
13F03374
负责人：
藤嶋昭
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Tokyo University of Science
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 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

酸化チタン系材料を中心に，太陽光を利用した燃料製造に関する結果を報告する。ここで述べる酸化チタン系材料は半導体光触媒および光電気化学とともに，環境改善やエネルギー変換応用において重要な役割を果たすことが知られている。酸化チタンは水溶液中での化学的安定性が高く，地球上に豊富に存在し，環境にもやさしい材料でありながら，高い光活性を示すことから，太陽光照射下において光駆動デバイスの電子受容体として潜在的な利用価値が高い。ホンダ-フジシマ効果に代表される酸化チタンによる水の光分解（PEC）は，太陽光駆動PECプロセスを実現するためのナノ構造光触媒材料の設計に大きく貢献してきた。また，酸化チタンの価電子帯に生成した正孔は，その強い酸化力によって汚染物質などの化学物質を酸化分解するのに有利に働き，実際の環境浄化技術に応用されてきた。しかし，酸化チタンは太陽光スペクトルの僅か5%以下の紫外線にしか反応しないためPEC効率は低い。酸化チタンは価電子帯の上端が約3.2Vと高く，そのため，CdS，CdSe，GaAsやGaPなどの可視光に応答する半導体材料では困難な水のPEC分解が可能である。PEC水分解を犠牲試薬など用いることなく達成するような，集光効率5%以上の酸化チタン系材料を開発することが強く求められている。以上の背景を基に，本研究では次のような方針によって酸化チタンナノ構造電極のPEC性能向上に努めた成果を収めた。a) 金属ナノ粒子を修飾した表面プラズモン効果やショットキーバリア形成，b) 半導体量子ドット光捕集材による可視光吸収の増加，c) レアアース元素のドーピングによって界面電荷分離の制御などである。

报告使用太阳能（主要是钛氧化物材料）的燃料制造结果。众所周知，此处描述的氧化钛材料在环境改善和能量转化应用中起着重要作用，以及半导体的光催化和光电下化学。氧化钛在水溶液中具有很高的化学稳定性，在地球上是丰富的，是一种环保的材料，但也显示出高的光学活性。氧化钛的水（PEC）的光分解（PEC），例如本田 - 福吉希马效应，对纳米结构的光催化剂材料的设计做出了重大贡献，以实现太阳能驱动PEC工艺。此外，在氧化钛值的价值区中产生的孔有利于氧化化学物质，例如由于其强氧化而导致污染物，并已应用于实际的环境纯化技术。然而，氧化钛仅对仅5％或更少太阳光谱的紫外线反应，因此PEC效率较低。氧化钛大约为3.2 V，约为3.2 V，约为3.2 V，因此可以用半导体材料拆卸水的PEC，这些水很难响应可见光，例如CDS，CDSE，GAAS和GAP。强烈要求开发氧化钛 - 氧化物-OXID-氧化物-OxiDE -氧化物-OxiDE -氧化物-OxiDE -氧化物-OxiDE -氧化物-OXID-氧化物 - 氧化物 - 无需使用牺牲试剂即可实现PEC水解。基于上述背景，本研究通过以下策略获得了提高钛纳米结构电极PEC性能的结果。 a）表面等离子体效应和金属纳米颗粒的关键屏障形成，b）通过半导体量子点光收集材料增加可见光吸收，c）通过掺杂稀土元素来控制表面韦尔的电荷。

项目成果

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专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Photoelectrocatalytic Water Splitting Performance of Pure and Gd3+ doped TiO2 mesoporous electrodes

纯TiO2介孔电极和Gd3掺杂TiO2介孔电极的光电催化水分解性能

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
P. Sudhagar;L. Pandian;C. Terashima;K. Nakata;and A. Fujishima
通讯作者：
and A. Fujishima

Photocatalytic reduction of CO_2 in water using nanodiamond

纳米金刚石光催化还原水中CO_2

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
Pandian Lakshmipathiraj;Sudhagar Pitchaimuthu;Chiaki Terashima;Kazuya Nakata;Takeshi Kondo;Makoto Yuasa;Akira Fujis hima
通讯作者：
Akira Fujis hima

Synergistic Metal-Metal Oxide Nanoparticles Supported Electrocatalytic Graphene for Improved Photoelectrochemical Glucose Oxidation