可視光応答型光触媒カップリング反応によるメタンからエタンの製造

可见光响应光催化耦合反应从甲烷生产乙烷

基本信息

批准号：
22K05303
负责人：
加古哲也
金额：
$ 2.58万
依托单位：
National Institute for Materials Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05303/
关键词：
メタン光触媒エタンカップリング反応

项目摘要

当該年度においては、ナイトライドの作製・合成に注力し、多くのナイトライドを合成した。特にカーボンナイトライドは疎水的な性質を持ち、炭化水素の吸着に対してより利点を持つものと考えられた。出発原料や合成条件を変えることで、様々な物性をもった材料が得られ、また、その組成も合成条件によって大きく異なっており、様々なバンドギャップを持つサンプルも得られた。また、伝導帯のボトムのポテンシャルと価電子帯のボトムのポテンシャルはそれぞれ還元力の強さ、酸化力の強さを示すため、各種カーボンナイトライド材料によって、生成した電子が持つ還元力あるいは酸化力に大きな差のあるカーボンナイトライドが生成されるようになるものと考えられた。また、FT-IRやＸ線などの分析結果から、異なる相のカーボンナイトライドの生成も示唆され、作り分け及び合成条件の最適化により2相からなる、つまり異なるバンド構造からなる2つの相が接合したからカーボンナイトライドの合成が可能でありえ、それにより電荷分離が促進することが可能となり、光触媒活性が促進できるようになるものと期待された。さらには、組成に基づいたラフな第一原理計算からも、材料によりバンド構造が大きく異なることが確認でき、2種類のカーボンナイトライドを接合することで、Z-scheme型の光触媒反応が効率よく起こりうるものと期待された。可視光、可視光及び紫外光照射下での水から水素を作る光触媒活性の評価から、それぞれ、可視光吸収特性を含む光吸収特性が優れることも大切であるが、それ以外にも主因があることが示唆され、元素分析や光物理スペクトルなどの解析から、欠損や欠陥が活性の低下を引き起こしている可能性があることも明らかとなった。

这一年，我们专注于氮化物的生产与合成，合成了多种氮化物。特别是氮化碳具有疏水性，被认为更有利于碳氢化合物的吸附。通过改变起始原料和合成条件，得到了具有各种物理性质的材料，并且其组成也根据合成条件的不同而变化很大，还得到了具有各种带隙的样品。另外，导带底电势和价带底电势分别表示还原力的强弱和氧化力的强弱，因此根据不同的氮化碳材料，其还原力或氧化力的大小也不同。产生电子人们认为氮化碳具有很大的差异此外，FT-IR和X射线等分析结果表明形成了不同相的氮化碳，并且通过优化生产和合成条件，可以产生两相，即具有不同能带结构的两相。预计这种键合将能够合成氮化碳，从而促进电荷分离和光催化活性。此外，基于组成的粗略第一性原理计算证实，能带结构根据材料而有很大差异，并且通过接合两种类型的氮化碳，可以有效地进行Z型光催化反应。可能会发生。从可见光、可见光和紫外光照射下由水制氢的光催化活性的评价来看，具有优异的光吸收性能（包括可见光吸收性能）很重要，但还有其他主要原因。，元素分析和光物理光谱等元素分析表明，缺陷和缺陷可能是导致活性下降的原因。