2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of NIR light responsible photoelectrodes for water splitting
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15K17895
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
嶺岸 耕 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (40512992)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 水素 / 太陽光 / 光触媒 / 光電気化学 / エネルギー変換 / カルコパイライト / カルコゲナイド / 表面修飾 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究「近赤外光応答水分解光電極の開発」においては赤外光に対する光応答を有する光触媒材料からなる電極を用いた水分解反応を検討している。前年度はCu0.98In1.21Ga0.05Se2という組成の薄膜を調製し、さらに表面修飾を検討した結果、1200 nmと赤外域の長波長の光に応答し、かつオンセット電位が0.7 V vs. RHEと比較的高いものを得ることに成功した。今年度は近赤外光に対する応答性を保ちつつ、かつ効率的に太陽光を水分解反応に利用可能な光触媒電極の開発に取り組んだ。新規材料開発に注力した結果、(ZnSe)0.85(CuIn0.7Ga0.3Se2)0.15という組成の材料が900 nmと近赤外域に吸収端を有し、かつ、オンセット電位がおよそ0.9 V vs. RHEと優れた光触媒電極となることを見いだした。(ZnSe)0.85(CuIn0.7Ga0.3Se2)0.15は吸収端を約450 nmに有するZnSeと、吸収端を約1100 nmに持つCuIn0.7Ga0.3Se2の混晶であるが、組成比が上記の値となったときに、1）水分解に非常に適した電子構造、2）近赤外域の吸収端波長、3）光カソード特性、を兼ね備え、結果的に上述したような特性が得られている。さらに、本電極のポテンシャルを確認する事を目的として疑似太陽光照射下での水の全文解反応を検討した。(ZnSe)0.85(CuIn0.7Ga0.3Se2)0.15からなる水素生成光触媒電極とBiVO4からなる酸素生成光触媒電極と組み合わせることにより、太陽エネルギー変換効率にして0.91％で水分解反応を進行する事が確認された。
以上のように今年度は効率的に水からの水素生成反応を進行する新規な近赤外光応答光触媒電極の開発のみならず、紫外・可視光から近赤外光にまで至る、太陽光の幅広い波長領域利用した水分解反応系の構築にも成功した。
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[Journal Article] Enhancement of Charge Separation and Hydrogen Evolution on Particulate La5Ti2CuS5O7 Photocathodes by Surface Modification2017
Author(s)
Liu J, Hisatomi T, Murthy DH, Zhong M, Nakabayashi M, Higashi T, Suzuki Y, Matsuzaki H, Seki K, Furube A, Shibata N, Katayama M, Minegishi T, Domen K
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Journal Title
The journal of physical chemistry letters
Volume: 8
Pages: 375-379
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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