2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of efficient water splitting system using nitrogen or sulfur anion based semiconductor photocatalyst
| Project/Area Number |
15K17896
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
東 正信 京都大学, 工学研究科, 助教 (10711799)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | 可視光水分解 / 硫化物 / シアノフェレート |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
半導体光触媒粉末を用いた水分解」は、太陽光を駆動力として水から直接水素を製造できることから広く注目され、活発に研究開発が進められている。金属硫化物半導体の多くは、可視光吸収能と水分解に適したバンドレベルを有しているが、光生成した正孔による光溶解が容易に進行するため、一般的に不安定である。最近、Cdを含むメタルシアノフェレート種（K2Cd[Fe(CN)6]）を各種金属硫化物（例：ZnIn2S4）表面に修飾すると、光溶解が抑制され、フェロシアン化物イオンを電子供与体とする可視光水素生成の速度が向上することを報告している。さらなる水素生成活性向上のためには、修飾される種々のメタルシアノフェレート（MHCF, M：金属種）の特性と水素生成活性との相関を明らかにする必要がある。そこで本研究では、各種MHCFの物性評価を行うとともに、これらをZnIn2S4光触媒に修飾することで可視光水素生成活性への影響を検討した。
各種MHCF（M = Zn, Cd, In, Ag, Cu）を修飾したPt/ZnIn2S4粒子を用いた可視光水素生成反応を検討したところ、従来のCdHCFに加え、ZnHCF、InHCFの修飾によっても未修飾体より水素生成速度が向上することを見出した。各MHCFの電気化学測定から、AgHCF、CuHCFよりもZnHCF、CdHCF、InHCFの酸化還元挙動が比較的安定であったことから、Pt/ZnIn2S4に光生成した正孔によってMHCF（M = Zn, Cd, In）が酸化され、これらがフェロシアン化物イオンを酸化して再び還元状態に戻るサイクルを通じ、正孔が効率的に消費され、結果として励起電子による 水素生成が促進されたと考えられる。
|
