2023 Fiscal Year Annual Research Report
紫外光・可視光を反応に、赤外光を物質移動に活用する光触媒二酸化炭素改質反応器開発
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21K04769
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
西村 顕 三重大学, 工学研究科, 准教授 (60345999)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 光触媒 / CO2還元 / 可視光応答 / 赤外光応答 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年，地球温暖化や化石燃料枯渇といった問題が深刻化している．本研究ではこの2つの課題解決のための一提案として，光触媒（TiO2）を用いてCO2の燃料種（CO，CH4）への還元を行う．しかしながら，TiO2のCO2還元性能は低く，実用化にはさらなる性能向上が必要である．そこで本研究では，「赤外光域光に対して吸収特性を持つP4O10の最適担持量の解明」，「CO2還元反応の燃料生成プロセスである還元反応の際に必要とされるH+の供給剤の最適化」に着目した．以上の2点の研究課題を解決することでCO2還元性能向上条件を決定することを，本研究の目的とする．
本研究では，ゾルゲル・ディップコーティング法を用いて異なるP4O10担持量のP4O10担持TiO2光触媒を作製した．また，H+供給剤としてNH3とH2Oを選定し，これらとCO2のモル比をそれぞれ変更した場合のP4O10担持TiO2光触媒のCO2還元性能評価を行った．その結果，以下の知見を得た．
P4O10担持TiO2光触媒を用いて，CO2/H2O系とCO2/NH3系で紫外光を含む広波長域（UV）条件，紫外光をカットした可視光域以上の照射（VIS）条件，さらに可視光域光をカットした赤外光域光照射（IR）条件において，CO2とH2O，およびCO2とNH3のモル比を変化させてCO2還元実験を行った．その結果，最高CO生成濃度はUVで，CO2：NH3 = 3：2，P4O10担持量1.1 wt%において1152 micro-mol/g，VISでCO2：NH3 = 3：2，P4O10担持量1.1 wt%において709 micro-mol/g，IRでCO2：NH3 = 3：2，P4O10担持量1.1 wt%において583 micro-mol/gとなった．
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