2017 Fiscal Year Annual Research Report
Low temperature synthesis of bismuth complex oxide and improvement of the photocatalytic decomposition of isopropanol by hetero junction
| Project/Area Number |
15K05658
|
|---|
| Research Institution | Kitakyushu National College of Technology |
|---|
Principal Investigator |
松嶋 茂憲 北九州工業高等専門学校, 生産デザイン工学科, 教授 (80229476)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小畑 賢次 北九州工業高等専門学校, 生産デザイン工学科, 准教授 (70370046)
園田 達彦 北九州工業高等専門学校, 生産デザイン工学科, 准教授 (30403992)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | 光触媒 / 錯体重合法 / Bi系複合酸化物 / 第一原理バンド計算 / 可視光応答 / BiVO4 / Bi2WO6 / 異種元素添加 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
可視光応答性光触媒として異種元素を添加したBiVO4に注目し、①実験と第一原理エネルギーバンド計算の併用による異種元素の添加効果の明確化，②異種元素添加による光触媒活性の改善，③クリックケミストリーを利用したヘテロ接合型光触媒の調製について検討した。異種元素としてNb，Yを選択しその添加効果を調べた。Nb添加では、空気中500℃焼成ではBiVO4相以外に不純物相としてV2O5やBi2O3が確認され、600℃以上で単相のBiVO4が得られた。一方、Y添加では、600℃以上の焼成でもYVO4が不純物として残留した。UV-visスペクトル測定では、NbやY添加はBiVO4の基礎吸収の立ち上がりに影響せず、BiVO4の禁制帯中にNbやYに関連するエネルギー準位は形成されなかった。有機物化合物（イソプロパノール）の光酸化分解による活性測定では、NbやYの添加によってBiVO4の光触媒活性は改善されなかった。昨年度からの系統的な検討により、４種類の添加物（La，Mo，Y，Nb）の中では、Mo添加がBiVO4の活性向上に最も効果的であることが明らかとなった。第一原理バンド計算からいずれの添加物もBiVO4のバンドギャップ中に不純物準位を形成せず、異種元素添加によってバンドギャップの狭窄化が生じないことを確認した。このため、Mo添加による活性の改善はBiVO4表面に活性層が形成されたためと推測している。また、クリックケミストリーを利用したヘテロ接合系光触媒の調製では、正電荷を複数有するデンドリマーの合成が予定通り進まず、H28年度に合成した6merの合成ペプチドを伸長する手法で代用したが、平均粒径が大きい場合には効果的でなかった。Bi系以外では、ヘテロ接合型光触媒として、Zr添加による多孔質化したCaFe2O4とクエン酸錯体法から得た WO3 微粒子の組み合わせが有効であることをした。
|
