2003 Fiscal Year Annual Research Report
軽元素ナノハイブリッド材料の作製と水素発生・貯蔵への応用
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15550174
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| Research Institution | Osaka Electro-Communication University |
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Principal Investigator |
川口 雅之 大阪電気通信大学, 工学部, 教授 (10268295)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
羽鳥 浩章 産総研, エネルギー利用研究部門, グループ長 (50357787)
伊藤 英明 日本曹達株式会社, 主席研究員
榎本 博行 大阪電気通信大学, 工学部, 助教授 (10213563)
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| Keywords | ナノハイブリッド材料 / Ti / C / N / O系材料 / 光触媒 / バンドギャップ / 水素発生 / 水素貯蔵 |
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| Research Abstract |
光触媒として酸化チタンが古くから研究されていて、既に実用化されている。しかし、酸化チタンはバンドギャップが3.2eVと大きく、電子を励起するためには紫外光が必要であった。このため、酸化チタンに炭素や窒素を固溶させることによってバンドギャップをコントロールすることが検討されており、可視光で電子励起される材料は報告されているが、光電流値の大きい、すなわち水素発生能や有機物の分解能のより高い材料が要望されている。これに対し、本研究では、研究代表者らがこれまで行ってきたB/C/N系の材料に対し、酸化物をナノメータオーダー複合化したナノハイブリッド材料を作製し、光触媒作用による水素発生、および貯蔵の可能性を探索している。
本年度は、まず新規なTi/C/N/O系の材料を作製し、次に太陽光の波長分布に近いハロゲンランプを用いてその材料の光触媒としての可能性を探索した。Ti/C/N/O系材料の作製については、研究代表者らがこれまで行ってきた化学反応を基に、四塩化チタンとアセトニトリルあるいは四塩化チタンと竹の反応により行った。光電気化学特性については、本研究費により購入した電気化学セルを用い、0.5M硫酸水溶液あるいは20wt%メタノール水溶液を用いてハロゲンランプ照射により行った。
Ti/C/N/O系材料の中でも竹と四塩化チタンの反応で得られたTi/C/O材料は、光電気化学特性でその電流密度が竹炭やTiO_2に比べ、水分解の場合で5倍以上、メタノール分解の場合で5倍から10倍と大きく、太陽光により燃料電池の原料となる水素発生をTiO_2より効率よく行え、また有害有機物を太陽光により分解する光触媒としての可能性を有することを見出した。本研究成果に関連して、特許を出願した。また、水素吸蔵についても検討中である。
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