2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of water splitting photocatalysts for efficient sunlight utilization
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16K06862
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
高田 剛 信州大学, 先鋭領域融合研究群環境・エネルギー材料科学研究所, 特任教授 (80334499)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 光触媒 / 水分解 / 水素製造 / 太陽光エネルギー / 助触媒 / 半導体 / 光電着法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成29年度は太陽光照射下での光触媒による水分解のための反応容器を独自にデザインした。平成30年度は光触媒として用いたAlドープSrTiO3の助触媒改良による高活性化を行った。これまではロジウムとクロムの複合酸化物を助触媒として含侵法により担持していた。これにコバルトを第三成分として加えることにより気体生成速度が少し向上し、耐久性も向上した。次に、担持方法として光電着法を用いると活性は飛躍的に向上した。まず、ロジウムを光還元により析出させ、その後、その上にクロムを被膜として析出させることで水素生成を促進する。さらにコバルトを光酸化により析出させ、酸素生成助触媒として反応を促進する。この条件を最適化することにより水分解活性は2倍強向上した。この触媒系では水分解反応の量子収率がほぼ100%となった。これまでこのような高い量子収率での反応例はない。その他に白金やルテニウムもクロムとコバルトと共存させることで高い活性が得られた。SEM観測の結果から水素生成助触媒と酸素生成助触媒が異なる結晶面に析出していることがわかった。これにより光励起電子と正孔が上手く分離されることにより高活性を示すことがわかった。ただし、光電着法で助触媒担持した場合は含侵法に比べ耐久性が低く、改善が必要となる。
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[Journal Article] An Al-doped SrTiO3 photocatalyst maintaining sunlight-driven overall water splitting activity for over 1000 h of constant illumination2019
Author(s)
H. Lyu, T. Hisatomi, Y. Goto, M. Yoshida, T. Higashi, M. Katayama, T. Takata, T. Minegishi, H. Nishiyama, T. Yamada, Y. Sakata, K. Asakurae, K. Domen
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Journal Title
Chemical Science
Volume: 3
Pages: 3196-3201
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Metal selenide photocatalysts for visible-light-driven Z-scheme pure water splitting2019
Author(s)
S. Chen, G. Ma, Q. Wang, S. Sun, T. Hisatomi, T. Higashi, Z. Wang, M. Nakabayashi, N. Shibata, Z. Pan, T. Hayashi, T. Minegishi, T. Takata, K. Domen
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Journal Title
J. Mater. Chem. A
Volume: 7
Pages: 7415-7422
DOI
Peer Reviewed
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