酸化物や硫化物固溶体を基礎とした可視光照射下で水の分解に活性を示す光触媒系の開発

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11640601
• Research Institution: SCIENCE UNIVERSITY OF TOKYO
• Principal Investigator: 工藤 昭彦 東京理科大学, 理学部, 助教授 (60221222)
• Keywords: 光触媒 / 可視光応答性 / 水の光分解 / 硫化亜鉛 / タンタル酸ナトリウム / ランタン / ドーピング

Research Abstract

(1)窒素気流中773Kで熱処理したNi(0.1atm%)-ドープZnSが,可視光照射下でK_2SO_3とNa_2S混合水溶液からの水素生成反応に,Ptのような助触媒を用いなくても活性を示した。その量子収率は420nmで1.3%となった。可視光吸収バンドの吸収端から見積もられたエネルギーギャップは2.3eVであった。
(2)NiOを助触媒に用いた水の光分解に高い活性を示すNaTaO_3光触媒にLn(Y,La,Pr,Nd,Sm,Gd,Tb,Dy)をドーピングすることにより,ドーピングしていないものに比べてその活性が飛躍的に向上した。その中で,LaをドーピングしたNaTaO_3がもっとも高い活性を示し,その量子収率は,270nmにおいて約50%に達した。また,そのドーピングにより,nonドーピングのNaTaO_3で見られた失活が抑制された。これらの効果は,Lnドープによる粒径の減少と特徴的なステップ構造によると示唆された。
(3)NiOを担持したK_2LnTa_5O_<15>が,紫外光照射下(hν>3.8-4.1eV)で,純水の水素と酸素への完全光分解反応に活性を示した。その光触媒活性はLnの種類に大きく依存し,K_2LnTa_3O_<15>(Ln=Pr,Sm)が高い活性を示した。

Research Products

• [Publications] A.Kudo and M.Sekizawa: "Photocatalytic H_2 Evolution under Visible Light Irradiation on Ni-doped ZnS Photocatalyst"Chem.Commun.. 1371-1372 (2000)
• [Publications] A.Kudo and M.Sekizawa: "Development of New Photocatalysts for H_2 Production from Aqueous Solutions under Visible Light Irradiation"Hydrogen Energy Progress XIII. 2. 1025-1028 (2000)
• [Publications] A.Kudo,H.Okutomi,and H.Kato: "Photocatalytic Water Splitting into H_2 and O_2 over K_2LnTa_5O_<15> Powder"Chem.Lett.. 1212-1213 (2000)
• [Publications] A.Kudo and H.Kato: "Effect of Lanthanide-doping into NaTaO_3 Photocatalysts for Efficient Water Splittingd"Chem.Phys.Lett.. 331[5/6]. 373-377 (2000)
• [Publications] H.Kato and A.Kud: "Water Splitting into H_2 and O_2 on Alkali Tantalate Photocatalysts ATaO_3 (A : Li,Na,and K)"J.Phys.Chem.. (印刷中).
• [Publications] 工藤昭彦: "水の完全光分解のための希土類を構成元素とする光触媒材料"希土類. 37号. 29-46 (2000)
• [Publications] 工藤昭彦: "光から化学エネルギーの変換反応"化学と教育. 48[1]. 6-9 (2000)