太陽光を利用したストラティファイド光触媒による環境修復とエネルギー生成

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11555266
• 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: 太陽光 / 光触媒 / ZnS / ストラティファイド / 環境 / ZnO / クラスター / エネルギー

Research Abstract

我々は、波長400nm以下の波長の紫外光により水素発生量が30ml/時間・50mg以上得られるストラティファイド構造を有するZnS光触媒を開発した。その量子効率は、従来の光触媒に比べ100倍という高い量子効率を示した。本研究では本触媒を基に、CbS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、太陽光により硫黄を処理すると共に、太陽光の化学エネルギー変換を目指す。すなわち、本研究では新しい着想で触媒調製の反応を見出し、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、環境修復とエネルギー生成を同時に目指す。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、CbS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。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や光触媒のサイズ制御も同時に行い、量子効率とサイズ効果との関係を検討した。作製した様々な光触媒の元素分布は、本申請で購入した測定装置を用いて測定した。本研究の成果は、製作する光触媒の良否で決定するため、安定に良質触媒を得る方法の開発を行った。平成12年度にソーラーシミュレータを購入し、太陽光での実験を予定しているため、本年度はその準備として、反応系の設計を行った。

Research Products

• [Publications] O.Perez: "Ambient-Temperature Eynthesis of metal-bearuig ferritte : how and why ?"J. Alloys and Compounds. 290. 129-136 (1999)
• [Publications] S.Tsunekawa: "Ulfraviolet Absorption Spectra of CeO, Nano-particles"Materials Science Forum. 215-317. 439-444 (1999)
• [Publications] 藤田直幸: "F-B電析膜のキャラクタリビーション"日本応用磁気学会誌. 23. 1197-1200 (1999)
• [Publications] R.Siramoham: "Liquid Chromatography Used Size-Separation the Amphiphilic-Molecules Stabilized Nano-Particles"Nano Structured Materials. 12. 89-94 (1999)