| 研究概要 |
可視光照射下で水溶液から水素生成に高活性を示す光触媒の開発を行った。まず,(AgIn)_XZn_<2(1-X)>S_2と(CuIn)_XZn_<2(1-X)>S_2との複合体であるCu_XAg_YIn_<X+Y>Zn_<2(1-X-Y)>S_2固溶体を合成し,その光触媒活性について調べた。Cu_XAg_YIn_<X+Y>Zn_<2(1-X-Y)>S_2固溶体は,可視光照射下での水素生成反応に活性を示した。そして,このCuとAgを共に含む固溶体は,同じ1.8eV程度のバンドギャップを有するCuもしくはAgのみを含む固溶体よりも高い活性を示した。このように,(AgIn)_XZn_<2(1-X)>S_2と(CuIn)_XZn_<2(1-X)>S_2の複合効果により,より長波長側の可視光の利用が可能となった。次に,可視光照射下で水の完全分解に活性な光触媒系の構築を試みた。まず,Fe^<2+>およびFe^<3+>をそれぞれ電子供与剤および電子受容剤とした場合の水素および酸素生成反応について調べた。Pt/SrTiO_3:Rhは,Fe^<2+>を電子供与剤とした場合でも可視光照射下での水素生成に高い活性を示した。一方,BiVO_4,Bi_2MoO_6およびWO_3は,Fe^<3+>を電子受容剤とした場合でも可視光照射下で酸素生成に高い活性を示した。これらの水素生成光触媒と酸素生成を組み合わせFe^<3+>/Fe^<2+>レドックスを電子伝達系として用いたZ-スキーム型光触媒系の水の分解反応に対する光触媒活性について検討した。その結果,水素と酸素の両方が約50時間にわたり定常的に2:1で生成した。(Pt/SrTiO_3:Rh)-(Bi_2MoO_6)系および(Pt/SrTiO_3:Rh)-(WO_3)系でも同様に可視光照射によって水の完全分解が進行した。このように,Fe^<3+>/Fe^<2+>レドックスを用いた可視光応答性Z-スキーム型光触媒系の開発に成功した。
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