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層間包接光触媒を用いる人工光合成型光一化学エネルギー変換

研究課題

研究課題/領域番号 04203205
研究種目

重点領域研究

配分区分補助金
研究機関東北大学

研究代表者

佐藤 次雄  東北大学, 工学部, 助教授 (90091694)

研究分担者 奥脇 昭嗣  東北大学, 工学部, 教授 (70005320)
研究期間 (年度) 1992
研究課題ステータス 完了 (1992年度)
配分額 *注記
2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
1992年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
キーワード光一化学エネルギー変換 / 層間包接光触媒 / 四チタン酸 / 六ニオブ酸 / モンモリロナイト / 層状複水酸化物 / 硫化カドミウム / 分子形状選択性
研究概要

陽イオン交換能を有するH_4Nb_6O_<17>,H_2Ti_4O_9,モンモリロナイト(MTと略記)および陰イオン交換能を有する層状複水酸化物[M(II)_<0.7>M(III)_<0.3>(OH)_2](CO_3)_<0.15>(M(II)=Mg,Zn,M(III)=Al:LDHと略記)、をホスト層として用い、イオン交換反応およびH_2Sとの反応により、これらの層状化合物層間にCdSおよびCd_<0.8>Zn_<0.2>Sを包接したナノ複合体を合成した。
合成した層間化物合の層間隔はいずれも1nm以下であったことより、層間に包接されたCdSおよびCd_<0.8>Zn_<0.2>Sは厚み1nm以下の超微粒子であり、量子効果によりバルクのものより大きなバンドギャップを示し、波長400nm以上の可視光照射下で光触媒活性を示した。光触媒活性はCdSのみを包接したものよりCd_<0.8>Zn_<0.2>Sを包接したものの方が優れていた。バルク触媒であるCd_<0.8>Zn_<0.2>Sゲルの触媒活性は、時間の経過とともに低下したが、層間包接されたCd_<0.8>Zn_<0.2>Sはの光触媒活性は長時間安定であった。光触媒活性を可視光照射下における0.1M Na_2S水溶液からの水素生成速度で比較すると、H_2Ti_4O_9/Cd_<0.8>Zn_<0.2>S>H_4Nb_6O_<17>/Cd_<0.8>Zn_<0.2>S>MT/Cd_<0.8>Zn_<0.2>S≒MgAl-LDH/Cd_<0.8>Zn_<0.8>S≒ZnAl-LDH/Cd_<0.8>Zn_<0.2>S>Cd_<0.8>Zn_<0.2>Sゲルの順であり、層間包接光触媒はバルクのものより優れた触媒活性を示した。なお、ホスト層として絶縁体であるMTやLDHを用いたものの光触媒活性はほぼ等しかったが、ホスト層として半導体であるH_2Ti_4O_9およびH_4Nb_6O_<17>を用いると触媒活性が著しく向上した。これはホスト層が半導体のものでは、ゲスト-ホスト間の電子移動により、光励起された正孔と電子の再結合が抑制されるためと考えられる。また層間包接光触媒は、SO_3^<2->の光酸化において嵩高いS_2O_6^<2->の生成を抑制し、SO_4^<2->の生成を促進したことから、形状選択性を有することがわかった。

報告書

(1件)
  • 1992 実績報告書
  • 研究成果

    (2件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (2件)

  • [文献書誌] 佐藤 次雄,奥脇 昭嗣: "層間包接光触媒の合成と可視光射照下での光一化学エネルギー変換" 第8回エネルギーシステム経済コンファレンス論文集. 413-416 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] 佐藤 次雄: "層間包接光触媒の合成と光一化学エネルギー変換" 表面. 31. (1993)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書

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公開日: 1992-04-01   更新日: 2016-04-21  

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