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2016 年度 実績報告書

g-C3N4/半導体複合材料の構築と表界面制御による二酸化炭素光還元の高機能化

研究課題

研究課題/領域番号 15F15070
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

葉 金花  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, MANA主任研究者 (90230630)

研究分担者 ZHAO GUIXIA  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2015-07-29 – 2017-03-31
キーワードPhotocatalysis / Carbon nitride / H2 evolution / CO2 reduction
研究実績の概要

The project is mainly focused on exploring highly efficient photocatalysts for chemical fuel production based on visible-light responsive organic semiconductor, i.e. carbon nitride. We have been devoted to enhance the charge carrier separation and transport through the following two pathways and have obtained significant progress:

1) Constructing an imine-linked antenna-reaction center complex composed of low-molecular-weight carbon nitride and Co porphyrin, where the photo-generated electron-hole is separated more efficiently since electrons could be easily trapped by Co(II) to form Co(I) species and the active site immobilized on the C-N framework facilitated the redox photocatalytic reaction;

2) Designing carbon nitride with enhanced in-planar ordering by controlling the self-assembly of heptazine precursors and calcination of the assembled precursors, where the intraplanar transport of the photo-generated charge carriers can be largely enhanced. It was found that the sub-micro rod-like morphology of the assembled heptazine precursor was well maintained during the poly-condensation without volumetric shrinkage in spite of different temperature-rise rates in the calcination process. The enhanced ordering within the graphitic planar and the induced excellent charge separation contributed to a tremendously improved H2 evolution rate of 420 umol/h under visible light (λ > 420 nm) with an apparent quantum efficiency of 8.9% at 420 nm, which is among the highest value for C3N4-related photocatalyst in the literature.

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Co-porphyrin/carbon nitride hybrids for improved photocatalytic CO2 reduction under visible light2017

    • 著者名/発表者名
      Guixia Zhao, Hong Pang, Guigao Liu, Peng Li, Huimin Liu, Huabin Zhang, Li Shi, Jinhua Ye
    • 雑誌名

      Appl. Catal. B: Environ.

      巻: 200 ページ: 141-149

    • DOI

      10.1016/j.apcatb.2016.06.074

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Improved photocatalytic H2 evolution over g-carbon nitride with enhanced in-plane ordering2016

    • 著者名/発表者名
      Guixia Zhao, Guigao Liu, Hong Pang, Huimin Liu, Huabin Zhang, Kun Chang, Xianguang Meng, Xiaojun Wang, Jinhua Ye
    • 雑誌名

      Small

      巻: 12 ページ: 6160-6166

    • DOI

      10.1002/smll.201602136

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] In Situ Bond Modulation of Graphitic Carbon Nitride to Construct p-n Homojunctions for Enhanced Photocatalytic Hydrogen Production2016

    • 著者名/発表者名
      Guigao Liu, Guixia Zhao, Wei Zhou, Yanyu Liu, Hong, Pang, Huabin Zhang, Dong Hao, Xianguang Meng, Peng Li, Tetsuya Kako, and Jinhua Ye
    • 雑誌名

      Adv. Func. Mater.

      巻: 26 ページ: 6822-6829

    • DOI

      10.1002/adfm.201602779

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Co-porphyrin/Carbon nitride hybrids for improved photocatalytic CO2 reduction under visible light2016

    • 著者名/発表者名
      Guixia Zhao, Hong Pang, Guigao Liu, Peng Li, Huimin Liu, Huabin Zhang, Li Shi, Jinhua Ye
    • 学会等名
      IUMRS-ICA2016
    • 発表場所
      Qingdao, China
    • 年月日
      2016-10-20 – 2016-10-24
    • 国際学会
  • [学会発表] New Function of Nanometals in Solar-to-Chemical Energy Conversion2016

    • 著者名/発表者名
      Jinhua Ye
    • 学会等名
      2016 International Forum on Advanced Materials
    • 発表場所
      Nanjing, China
    • 年月日
      2016-09-24 – 2016-09-26
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Surface-plasmon-assisted photo-driven CO2 reduction catalyzed by nanometals2016

    • 著者名/発表者名
      Huabin Zhang, Huimin Liu, Xianguang Meng, Thang Duy Dao, Tadaaki Nagao, and Jinhua Ye
    • 学会等名
      The 21-st International Conference on Photochemical Conversion and Storage of Solar Energy
    • 発表場所
      St. Petersburg, Russia
    • 年月日
      2016-07-25 – 2016-07-29
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Design and Construction of Nanomaterials System for Solar Fuel Production2016

    • 著者名/発表者名
      Jinhua Ye
    • 学会等名
      2nd International Conference on Nanoenergy and Nanosystems 2016
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2016-07-13 – 2016-07-15
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-01-16  

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