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

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11555266
• 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 (90312652) ; 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 ジャヤデワン 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: 太陽光エネルギー / 光触媒 / ストラティファイド光触媒 / 水素生成反応

Research Abstract

本研究では太陽光エネルギーを化学エネルギーに変換する触媒と反応系の開発・評価ならびに反応溶液中の硫黄化合物の有効利用に基づいた環境修復を目指す。本研究で扱う光触媒は天然のプロセスを利用した新しい着想の触媒調製方法を用いて、ストラティファイド構造と結晶性の良い超微粒子を組み合わせることにより開発されたものであり、硫黄化合物を含む反応溶液からの水素生成反応に高い活性を示す光触媒である。
平成11(8160)1612年度は可視光応答性ストラティファイド光触媒の開発、ストラティファイド光触媒を用いた水素生成反応における反応機構の検討、硫黄化合物を取り込んだ反応系の硫黄の無害化と固定化について実験を行ってきた。
平成13年度は前年度における硫酸系イオンを含んだ反応溶液の研究の流れから、亜硫酸イオンを触媒調製時に用いることで、反応性が高く、可視光が利用可能なCdSストラティファイド光触媒を見出し、太陽光を利用した水素の生成に成功した。これに伴い、実用化を意識した反応系として海水を利用した反応系について検討を行った。実験により海水は光触媒反応溶液として十分利用し得ることが判明した。また海水を利用した反応溶液の調製過程において海水中の金属イオンを硫化物の沈殿として回収することに成功し、貴金属イオンの回収および有害重金属イオンの除去方法としての可能性を見出した。
今後の目標として、水の完全分解を目指した反応溶液のリサイクル方法においてはFeイオンを利用した反応溶液中の硫黄の回収ならびに回収硫黄を用いた水熱反応による反応溶液の再生、硫化水素生成細菌を利用した反応溶液の再生についての検討を行う予定である。

Research Products

• [Publications] T.Arai: "Synthsis of Stratified Semiconductors for Photcatalytic Hydrogen Generation"Proc. Int. Symp. on Cluster Assembled Mater. IPAP Conf.. Series3. 5-8 (2001)
• [Publications] K.Shinoda: "Local Structure and Photocatalytic Property in ZnS Cluster Films"Proc. Int. Symp. on Cluster Assembled Mater. IPAP Conf.. Series 3. 71-74 (2001)
• [Publications] G.Milczarek: "Novel method for the electrodeposition of thin ZnSfilms based on cathodic reduction of polysulfide in the presence of zinc hydroxyl complex"Proc. Int. Symp. on Cluster Assembled Mater. IPAP conf.. Series 3. 67-70 (2001)
• [Publications] S.Mamykin: "Characterization and optimization of electrodeposited CdS thin films for photoelectrochemical cells"Proc. Int. Symp. on Cluster Assembled Mater. IPAP Conf.. Series 3. 63-66 (2001)
• [Publications] B.Sundarakannan: "Investigation on the Effect of Particle Size of CdS Film on Photoelectrochemical Properties"Proc. Int. Symp. on Cluster Assembled Mater. IPAP Conf.. Series 3. 59-62 (2001)