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近年、ナローバンドギャップをもつ光触媒が開発されており、ドープ金属酸化物（TiO2:Rh、約600nmに吸収端）、ペロブスカイト型ドープ金属酸化物（SrTiO3:Rh（0.5％）、約500nmに吸収端）、固溶体光触媒（GaN:ZnO、約550nmに吸収端）などがある。これらの光触媒の欠点は、（1）可視光の一部しか吸収しないこと、（2）ドーパントが光触媒中で電子－正孔再結合中心となり、エネルギー変換効率が低下すること、（3）ペロブスカイト金属酸化物および固溶体光触媒の合成に多くのエネルギーを消費することである。本研究では、光触媒としてCu2OおよびWO3半導体を用い、助触媒ナノ粒子および電子移動媒体を組み込んだ可視光応答Zスキーム光触媒システムを構築することを目的とする。
本年度は、昨年度Cu2Oナノ粒子から合成することに成功した中空状CuInS2ナノ粒子と酸素生成光触媒ナノ粒子とのヘテロ接合に取り組んだ。酸素生成触媒のBiVO4ナノ粒子を、中空状CuInS2ナノ粒子のサイズに合うよう合成した（サイズ：~120 nm、厚さ：40 nm）。助触媒としての2 wt％Co3O4を担持したBiVO4ナノ粒子の酸素生成触媒活性は2106 μmol・g-1・h-1となり、他の報告と比較しても優れた活性を有していることが分かった。以上より、酸化還元媒体であるAuナノ粒子を介した一粒子Zスキーム光触媒の構築が現実的なものとなった。現在、CuInS2ナノケージの合成と高活性水還元触媒特性、ならびに、Pt担持CuInS2ナノケージ/Au/Co3O4担持BiVO4光触媒構築に関する論文投稿の準備をしている。
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