ストラティファイド光触媒を用いた太陽光利用に関する研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11450393
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 田路 和幸 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10175474)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高橋 英志 東北大学, 金属材料研究所, 助手 ; 篠田 弘造 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10311549) ; バラチャンドラン ジャヤデクン 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (80261593) ; 粕谷 厚生 東北大学, 学際科学研究センター, 教授 (10005986)
• Keywords: ストラティファイド / ZnO / ZnS / 太陽光 / 光触媒 / 層状物 / 微粒子 / クラスター

Research Abstract

我々は、新しい着想で触媒調製の反応形を見出し、ストラティファイド構造と格子欠陥の無い超微粒子を組み合わせるという光触媒を設計・開発した。本触媒は、粒子径5nmというナノメータサイズのZnS超微粒子が円筒状に配列したストラティファイド(層状)構造を有し、様々な評価法を用いて本光触媒を検討した結果、(1)円筒の内側と外側が,反応サイトになっている。(2)ナノメータサイズのZnS超微粒子は,ほぼ完全結晶であるために、電子とホールが効率的に反応サイトまで移動できる。この二つの要因が、光エネルギーの変換効率を向上させたものと考える。本研究では本触媒を基に、CdSやPbSという可視光領域で光エネルギーの化学エネルギーへの変換が可能な触媒を開発して太陽光の化学エネルギー変換を目指す。 平成11年度は、既存のキセノン光源と強力単色光源を用いて、現在までの研究成果を基に、完成度の高いZnSストラティファイド光触媒に仕上げた。そして、水の光分解実験を通じて、最良のストラティファイド構造を決定した。そして、CdSおよびPbSといった可視光で利用可能な触媒の設計指針を確立した。特に,ストラティファイド層内でのZnおよびS元素の割合が変化していること水素発生効率を支配していることが判明した。 上記装置を用いた実験と平行して、透過型電子顕微鏡やX線回折法を用いて評価を行いながら、太陽光で水素発生効率を向上できるストラティファイドCdSおよびPbS光触媒を調製するための指針を決定した。

Research Products

• [Publications] 藤田直幸: "Fe-B 電折膜のキャラクタリゼーションと磁気特性"日本応用磁気学会誌. 23. 1197-1200 (1999)
• [Publications] S.Tsunekawa: "Ultraviolet Absonstion Spectra of C_eO_2 Nano-Particles"Uaterials Scienee Forum. 315-317. 439-445 (1999)
• [Publications] R.Siramohan: "Liquia Chromatography Used Size-Separation the Amphiphilic-Molecules Stabilized Nano-Particles"Nano Structured Materials. 12. 89-94 (1999)
• [Publications] O.Perez: "Ambient-Tewperature Synthesis of metal-bearing territe: how and why?"J.Alloys and Cowpounds. 290. 129-136 (1999)