反応サイト分離型光触媒反応器の開発/硫黄を電子源とする太陽光による水還元水素生産

2007 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16560668
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: 鈴木 栄二 Shinshu University, 繊維学部, 教授 (50226495)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宇佐美 久尚 信州大学, 繊維学部, 准教授 (60242674)
• Keywords: 光触媒 / 水素 / 太陽光エネルギー

Research Abstract

光触媒反応の反応工学的研究
実施内容:
1.漏光型光触媒反応器の研究
2.光触媒量子収率と光触媒粒子径および光照射強度の関係についての理論的考察(触媒粒子内電子正孔発生速度、粒子内電子正孔再結合速度、表面電子正孔再結合速度、表面反応速度等を組み合わせた)と実験結果との対照。
結果:
1.光ファイバーの端面から入光し側面から徐々に漏光する光ファイバーを作製し、側面(光ファイバーの全長外周面)に多孔質酸化チタンをコーティングすることで光触媒ファイバーを作製した。さらに光触媒ファイバー役3000本を束ね円筒容器に収納し、漏光型光触媒反応器とした。従来の緻密酸化チタンの3倍の活性を示した。研究結果を光化学討論会、2007年9月、松本で発表した。
2.光照射強度と光触媒反応速度の関係を理論的に考察し、半理論式として(1)式を導出した。光触媒反応速度r∝1/(1/I_0+1)A(1)I_0:光照射強度(光子数/時間/面積)、A:照射投影面積実験結果も(1)式と同様の傾向であり、反応速度は太陽光照射強度未満では照射強度に比例し、太陽光照射強度以上では反応速度は飽和値に近づいた。
3.光触媒粒子径と量子収率の関係を考察し、光透過限界距離未満の粒子半径では、粒子径の減少につれて量子収率が1.0に漸近すると結論した。近似式(2)を導出した。実験結果もこの考察結果と同様であった。量子収率Φ∝1/(b+c×R)(R<光透過限界距離)(2)