2016 Fiscal Year Annual Research Report
光触媒表面反応に着目した人工光合成システムの合理的設計
Publicly Offered Research
| Project Area | Chemical conversion of solar energy by artificial photosynthesis: a breakthrough by fusion of related fields toward realization of practical processes |
|---|
| Project/Area Number |
15H00871
|
|---|
| Research Institution | Osaka City University |
|---|
Principal Investigator |
吉田 朋子 大阪市立大学, 複合先端研究機構, 教授 (90283415)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | 二酸化炭素還元 / 光触媒 / 銀助触媒 / in-situ FT-IR / XAFS / TEM |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
銀担持量の異なる銀担持酸化ガリウム光触媒（Ag/Ga2O3）を調製し，水を電子源とした二酸化炭素還元反応を行ったところ，0.1 wt% Ag/Ga2O3触媒を用いた時のCO生成速度はGa2O3触媒に比べて十数倍大きくなったが，1.0 wt% まで銀担持量を増加させると0.1 wt%担持した場合と比べて約半分までCO生成速度が小さくなった．また両触媒についてTEM観察を行った結果，0.1 wt% Ag/Ga2O3触媒中には1 nm程度のAgクラスターが主に存在しており，1.0 wt% Ag/Ga2O3触媒中では主に2 ~ 10 nmのAg粒子が多数存在していることが明らかとなった．
Ag L3-edge XANES及びAg K-edge EXAFS解析の結果，1 nm程度のAgクラスターは，Ag-Ag結合距離がバルクAgのものと同等であることから金属種であることが分かり，更に担体との相互作用によってAg 4d軌道の電子密度がバルクAgよりも増加していることが示唆された．1.0 wt% Ag/Ga2O3触媒中の2 ~ 10 nm 程度のAg粒子については2種類のAg-Ag対が認められ，その原子間距離からAg金属粒子とAgGaO2のような複合酸化物種が混在していることが分かった．
これらの結果を反応中におけるin-situ FT-IR測定結果と比較したところ，特に複合酸化物種はCO2の吸着サイトを増加させるものの，反応中間体bidentate-formateの生成には寄与しないのに対し，担体との相互作用の強い小さなAgクラスターはbidentate-formate生成を促進し，CO生成量を増加させることが明らかとなった．
一方、銀助触媒の新奇な調製法として銀電極を水中で放電させることによってナノ粒子を合成する手法（液中プラズマ法）の構築を目指した．プラズマ放電条件，水に加える電解質の種類・濃度，水温によって，銀ナノ粒子のサイズを変えられることが分かり，実際に合成した銀ナノ粒子を助触媒として用いることができた．
|
| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
|
