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2017 年度 実績報告書

窒素アニオンおよび硫黄アニオンを含む半導体光触媒を用いた可視光水分解系の開発

研究課題

研究課題/領域番号 15K17896
研究機関京都大学

研究代表者

東 正信  京都大学, 工学研究科, 助教 (10711799)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード可視光水分解 / 硫化物 / シアノフェレート
研究実績の概要

半導体光触媒粉末を用いた水分解」は、太陽光を駆動力として水から直接水素を製造できることから広く注目され、活発に研究開発が進められている。金属硫化物半導体の多くは、可視光吸収能と水分解に適したバンドレベルを有しているが、光生成した正孔による光溶解が容易に進行するため、一般的に不安定である。最近、Cdを含むメタルシアノフェレート種(K2Cd[Fe(CN)6])を各種金属硫化物(例:ZnIn2S4)表面に修飾すると、光溶解が抑制され、フェロシアン化物イオンを電子供与体とする可視光水素生成の速度が向上することを報告している。さらなる水素生成活性向上のためには、修飾される種々のメタルシアノフェレート(MHCF, M:金属種)の特性と水素生成活性との相関を明らかにする必要がある。そこで本研究では、各種MHCFの物性評価を行うとともに、これらをZnIn2S4光触媒に修飾することで可視光水素生成活性への影響を検討した。
各種MHCF(M = Zn, Cd, In, Ag, Cu)を修飾したPt/ZnIn2S4粒子を用いた可視光水素生成反応を検討したところ、従来のCdHCFに加え、ZnHCF、InHCFの修飾によっても未修飾体より水素生成速度が向上することを見出した。各MHCFの電気化学測定から、AgHCF、CuHCFよりもZnHCF、CdHCF、InHCFの酸化還元挙動が比較的安定であったことから、Pt/ZnIn2S4に光生成した正孔によってMHCF(M = Zn, Cd, In)が酸化され、これらがフェロシアン化物イオンを酸化して再び還元状態に戻るサイクルを通じ、正孔が効率的に消費され、結果として励起電子による 水素生成が促進されたと考えられる。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Enhanced oxygen evolution on visible light responsive TaON photocatalysts co-loaded with highly active Ru species for IO3? reduction and Co species for water oxidation2017

    • 著者名/発表者名
      Iwase Yukari、Tomita Osamu、Higashi Masanobu、Abe Ryu
    • 雑誌名

      Sustainable Energy & Fuels

      巻: 1 ページ: 748~754

    • DOI

      10.1039/C7SE00110J

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Surface-modified metal sulfides as stable H2-evolving photocatalysts in Z-scheme water splitting with a [Fe(CN)6]3?/4? redox mediator under visible-light irradiation2017

    • 著者名/発表者名
      Shirakawa Takashi、Higashi Masanobu、Tomita Osamu、Abe Ryu
    • 雑誌名

      Sustainable Energy & Fuels

      巻: 1 ページ: 1065~1073

    • DOI

      10.1039/C7SE00151G

    • 査読あり
  • [学会発表] 金属硫化物光触媒のメタルシアノフェレート表面修飾による 可視光水素生成反応の高効率化2018

    • 著者名/発表者名
      東 正信、松岡 輝、中田 明伸、冨田 修、阿部 竜
    • 学会等名
      新学術研究領域第1回公開シンポジウム
  • [学会発表] キャリア密度制御による可視光水分解用 ANbO2N (A = Sr, Ba)光アノードの開発2018

    • 著者名/発表者名
      岩井喬史・東正 信・冨田修・阿部竜
    • 学会等名
      第121回触媒討論会
  • [学会発表] メタルシアノフェレート表面修飾による可視光H2生成用硫化物光触媒の高活性化と二段階励起型水分解2018

    • 著者名/発表者名
      松岡輝,東正信,冨田修,阿部竜
    • 学会等名
      日本化学会 第98春季年会
  • [学会発表] Surface-modified metal sulfides as stable H2 evolving photocatalyst in Zscheme water splitting system with [Fe(CN)6]3-/4- redox mediator under visible light irradiation2017

    • 著者名/発表者名
      Masanobu Higashi, Takashi Shirakawa, Osamu Tomita, Ryu Abe
    • 学会等名
      16th Korea-Japan Symposium on Catalysis
    • 国際学会
  • [学会発表] Surface-modified metal sulfides as stable H2 evolving photocatalyst in Z-scheme water splitting system with [Fe(CN)6]3-/4- redox mediator under visible light irradiation2017

    • 著者名/発表者名
      Masanobu Higashi, Takashi Shirakawa, Osamu Tomita, Ryu Abe
    • 学会等名
      231st ECS MEETING
    • 国際学会
  • [学会発表] 可視光応答型光触媒を用いた水分解系の開発2017

    • 著者名/発表者名
      東 正信
    • 学会等名
      テックコネクト
    • 招待講演
  • [学会発表] 表面修飾により安定化した金属硫物光触媒を 水素生成系とするZスキーム型可視光水分解2017

    • 著者名/発表者名
      東 正信、白川 貴史、冨田 修、阿部 竜
    • 学会等名
      第120回 触媒討論会
  • [学会発表] 非酸化物系光触媒を用いた 可視光水分解系の開発2017

    • 著者名/発表者名
      東 正信
    • 学会等名
      第2回人工光合成研究拠点 講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] 金属イオンドーピングによる可視光水分解用ANbO2N (A = Sr, Ba) 光アノードの高効率化2017

    • 著者名/発表者名
      岩井喬史,東正信,冨田修,阿部竜
    • 学会等名
      第120回触媒討論会
  • [学会発表] 複合金属シアノ錯体で表面を修飾した硫化物光触媒を用いる高効率可視光水素生成反応2017

    • 著者名/発表者名
      松岡輝,東正信,冨田修,阿部竜
    • 学会等名
      第120回触媒討論会
  • [学会発表] カチオンドーピングによる可視光水分解用ANbO2N (A = Sr, Ba) 光アノードの高効率化2017

    • 著者名/発表者名
      岩井喬史,東正信,冨田修,阿部竜
    • 学会等名
      第38回触媒学会若手会
  • [学会発表] 硫化物光触媒の複合金属シアノ錯体表面修飾による可視光水素生成の高効率化2017

    • 著者名/発表者名
      松岡輝,東正信,冨田修,阿部竜
    • 学会等名
      第38回触媒学会若手会
  • [学会発表] Carrier density control of ANbO2N (A = Sr, Ba) photoanodes by cation-doping for efficient photoelectrochemical water splitting under visible light2017

    • 著者名/発表者名
      T. Iwai, M. Higashi, O. Tomita, R. Abe
    • 学会等名
      OKCAT2017
    • 国際学会
  • [学会発表] Surface modification of metal sulfide photocatalysts with hexacyanometallates as oxidation promoters for efficient H2 evolution in Z-scheme water splitting with [Fe(CN)6]3-/4- redox mediator under visible light2017

    • 著者名/発表者名
      H. Matsuoka, M. Higashi, O. Tomita, R. Abe
    • 学会等名
      OKCAT2017
    • 国際学会
  • [学会発表] 光触媒と再生可能エネルギー2017

    • 著者名/発表者名
      東 正信
    • 学会等名
      東京工業大学附属科学技術高等学校講演会
    • 招待講演

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公開日: 2018-12-17  

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