2017 Fiscal Year Annual Research Report
Hydrogen production form biomass waste solutions using dye-sensitized solar cells
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15K12260
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
岩本 伸司 群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (50252482)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 色素増感光電極 / 水素生成 / 半導体ナノ粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，高い伝導帯準位を持つ酸化物半導体を合成し，これに耐久性の高い有機増感色素を結合させた高電位・高耐水生の色素増感光電極を作製し，その可視光照射下での水素生成能について種々検討を行った。高い伝導帯準位を持つ新規な酸化物半導体ナノ粒子の作製については，チタンアルコキシドと少量のタンタルアルコキシドをソルボサーマル処理することでタンタルイオンがアナタース型酸化チタン結晶中に取り込まれたTa修飾酸化チタンのナノ結晶が得られること，タンタルイオンの導入により吸収端が短波長側にシフトした高電位型の半導体ナノ粒子が得られることを見出した。また，種々の増感色素を吸着させたPt担持酸化チタンナノ粒子の分散液にトリエタノールを添加し，可視光照射下での水素生成特性について調べた結果，種々の色素で水素の生成が確認されることを見出した。増感色素としてはとくに，アンカー部を2つもつインドリン系有機色素が水溶液中でも比較的安定であること，またドナー部にトリアリールアミンをもち，またジチオフェン部を導入した色素が水溶液中でさらに高い安定性を示すことを見出した。一方でこのような色素は色素の疎水性が強いため，色素吸着量が増えると触媒粒子が水溶液中に分散しにくくなり，活性が著しく低下するという問題が生じることもわかった。この結果を受けて種々検討を行った結果，少量のシリカで修飾したチタニアを用いた場合，水素生成能が顕著に向上することを見出した。これはシリカ修飾により粒子表面が親水性になり，これにより粒子の水溶液への分散が起こりやすくなったためと考えられる。
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