All-solid-state-Z-scheme photocatalyst including Au@Cu2O core-shell structure

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K05057
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 26040:Structural materials and functional materials-related
• Research Institution: Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Institute (2020-2021); University of Yamanashi (2019)
• Principal Investigator: Yanagida Sayaka 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 開発本部マテリアル応用技術部材料技術グループ, 副主任研究員 (40579794)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 光触媒 / Z-スキーム / 六価クロム / 水質浄化

Outline of Final Research Achievements

Cu2O was hybridized with TiO2 or WO3 to produce highly active photocatalyst. Hemisphere Au@Cu2O core-shell particles were synthesized on TiO2 nanorod particles by step-by-step photocatalytic deposition and photocatalytic activity of the composite was estimated by Cr(VI) photocatalytic reduction in aqueous solution. The composite exhibited two times higher photocatalytic activity than TiO2 nanorod, while fine particle of Cu2O exhibited no or very little activity. After the photocatalytic reaction, site-selective deposition of Cr(III) compound occurred on Au@Cu2O particles for the composite. This result indicates that the Cu2O was reduction site of the composite.

Free Research Field

無機材料化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では光電着反応を使いCu2Oが金微粒子を介して他種の光触媒に接合した複合体を作製した。この手法では物質同士が確実に接触し、かつ分散して固定されるため複合化の効果が高まることが予想され、実際に水中のCr(VI)の光触媒還元ではCu2O-Au-TiO2複合体について同様の組成のボールミル混合サンプルと比べおよそ2倍の速さで反応が進行した。Cu2Oは光触媒として優れた還元力を持つ一方酸化力が弱く単味では利用しにくいが、このような複合化を行うことで優れた光触媒となることを示した。XAFSスペクトルからは反応中にCu2OがCuOに変化していることが示唆されたが、変化後も複合体は高い活性を保った。