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2008 年度 実績報告書

水を還元剤とした硝酸イオンの還元反応に活性な光触媒の開発

研究課題

研究課題/領域番号 20037061
研究機関東京理科大学

研究代表者

工藤 昭彦  東京理科大学, 理学部, 教授 (60221222)

研究分担者 齊藤 健二  東京理科大学, 助教 (60397669)
キーワード光触媒 / 硝酸 / 金属酸化物 / 環境材料 / 窒素
研究概要

SrTiO_3光触媒の合成法を検討したところ, ソフトプロセスの一つである錯体重合法で合成した場合に最も高い窒素生成活性を示した. そこで, 錯体重合法で合成したSrTiO_3光触媒による硝酸イオンの還元反応についての条件検討を行った. その際, ホウ酸を緩衝剤として加え, 反応溶液のpHを中性に制御した. また, 石英製内部照射型反応管を用いて300nm以下の光照射を行った. 種々の助触媒の担持効果を調べた結果, 助触媒未担持では, 主に亜硝酸イオンが生成し, 窒素への転化率は低かったのに対し, Ni, Rh, およびPt助触媒を担持することで, 窒素への転化が促進されることがわかった. 助触媒の担持法についても検討したところ, 光電着法より含浸法の方が硝酸イオンの窒素への転化率(窒素生成量×2/初期硝酸イオン量)が高くなることがわかった. Ni助触媒を含浸担持した場合にもっとも硝酸イオンの還元反応が促進され, 硝酸イオンの窒素への転化率が53%と高い値が得られた. 反応10時間後における主な還元生成物は窒素であり, その他に亜硝酸イオンも得られた. 反応前後におけるマスバランスはほぼ1であり, 他の生成物がないことを確認した. このようにSrTiO_3光触媒を用いて, 特別な還元剤を用いずに窒素への高い転化率を得ることができた. 一方, Pyrex反応管を用いて300nm以下の光をカットし, 光化学反応の寄与の少ない条件下での硝酸イオンの還元反応を検討した結果, 反応10時間後の生成物として微量のアンモニウムイオンが得られ, 窒素は生成しなかった. このように, 照射波長により, 効率のみならず, 反応生成物の選択性も異なることが明らかとなった。

  • 研究成果

    (28件)

すべて 2009 2008

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (16件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Water Splitting into H_2 and O_2 over Niobate and Titanate Photocatalysts with (III) Plane-Type Layered Perovskite Structure2009

    • 著者名/発表者名
      Y. Miseki
    • 雑誌名

      Energy Environ. Sol 2[3]

      ページ: 306-314

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nano-crystalline CaZrTi_2O_7 photocatalyst prepared by a polymerizable complex method in the presence of Cs_2CO_3 flux for water splitting2009

    • 著者名/発表者名
      Y. Miseki
    • 雑誌名

      Chem. Lett 38[2]

      ページ: 180-181

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Heterogeneous photocatalyst materials for water splitting2009

    • 著者名/発表者名
      A. Kudo
    • 雑誌名

      Chem. Soc. Rev 38[1]

      ページ: 253-278

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 環境問題解決を目指した光触媒による二酸化炭素および硝酸イオンの還元反応2009

    • 著者名/発表者名
      飯塚光祐
    • 雑誌名

      マテリアルインテグレーション 22[1]

      ページ: 32-37

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The effect of cocatalyst for Z-scheme photocatalysis systems with an Fe_3+/Fe_2+ electron mediator on overall water splitting under visible light irradiation2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Sasaki
    • 雑誌名

      J. Catal 259

      ページ: 133-137

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photocatalytic activities of layered titanates and niobates ion-exchanged with Sn^<2+>under visible light irradiation2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Hosogi
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C 112[45]

      ページ: 17678-17682

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 水からのソーラー水素製造を目指した可視光応答型光触媒材料の開発2008

    • 著者名/発表者名
      佐々木康吉
    • 雑誌名

      未来材料 8[1]

      ページ: 48-54

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 光エネルギーで水を分解して水素に変換する光触媒の開発2008

    • 著者名/発表者名
      齊藤健二
    • 雑誌名

      化学と教育 56[10]

      ページ: 494-495

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 粉末光触媒を用いたソーラーハイドロジェン生成2008

    • 著者名/発表者名
      工藤昭彦
    • 雑誌名

      会報光触媒 26

      ページ: 12-13

  • [雑誌論文] Preparation of BiVO4-MCM-41 composite catalyst and its photocatalvtic activity for degradation of methylene blue2008

    • 著者名/発表者名
      Zhang Yan
    • 雑誌名

      CHINESE JOURNAL OF CATALYSIS 29[7]

      ページ: 624-628

  • [学会発表] 可視光応答性酸化物光触媒による硝酸イオンの還元反応2009

    • 著者名/発表者名
      岡万里絵
    • 学会等名
      日本化学会第89春季年会
    • 発表場所
      日本大学船橋キャンパス
    • 年月日
      2009-03-27
  • [学会発表] (ZnGa_2S_4)_x-(Znln_2S_4)_<(1-x)>光触媒を用いた可視光照射下における硝酸イオンの還元反応2009

    • 著者名/発表者名
      實藤清佳
    • 学会等名
      日本化学会第89春季年会
    • 発表場所
      日本大学船橋キャンパス
    • 年月日
      2009-03-27
  • [学会発表] 金属硫化物光触媒を用いた犠牲剤存在下でのCO2還元反応によるCH4生成2009

    • 著者名/発表者名
      小島有紀
    • 学会等名
      日本化学会第89春季年会
    • 発表場所
      日本大学船橋キャンパス
    • 年月日
      2009-03-27
  • [学会発表] 水と太陽光から水素を作る光触媒-ソーラーハイドロジェン生成-2009

    • 著者名/発表者名
      工藤昭彦
    • 学会等名
      第9回GSCシンポジウム
    • 発表場所
      学術総合センター・一橋記念講堂
    • 年月日
      2009-03-09
  • [学会発表] ALa4Ti4015(A=Ca, Sr and Ba)光触媒による水を水素源とした二酸化炭素の還元反応2009

    • 著者名/発表者名
      飯塚光祐
    • 学会等名
      第9回GSCシンポジウム
    • 発表場所
      学術総合センター・一橋記念講堂
    • 年月日
      2009-03-09
  • [学会発表] Powder Photocatalysts for Hydrogen Production2009

    • 著者名/発表者名
      A. Kudo
    • 学会等名
      Korea-Japan Workshop on Photocatalysis and Solar Conversion
    • 発表場所
      POSTECH, Pohang, Korea
    • 年月日
      2009-01-20
  • [学会発表] Solar hydrogen production using powdered photocatalysts2008

    • 著者名/発表者名
      A. Kudo
    • 学会等名
      International Workshop on Sonochemistry and Photocatalysis for Environmental Remediation
    • 発表場所
      University of Melbourne, Australia
    • 年月日
      2008-11-26
  • [学会発表] Photocatalytic water splitting to generate clean and recyclable hydrogen2008

    • 著者名/発表者名
      A. Kudo
    • 学会等名
      Third Annual Conference on The Physics, Chemistry and Biology of Water
    • 発表場所
      Vermont, USA
    • 年月日
      2008-10-18
  • [学会発表] AgTaO_3光触媒を用いた水を還元剤とするCO_2還元反応2008

    • 著者名/発表者名
      飯塚光祐
    • 学会等名
      第102回触媒討論会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2008-09-25
  • [学会発表] SrTiO_3による水を還元剤とした硝酸イオンの還元反応2008

    • 著者名/発表者名
      岡万里絵
    • 学会等名
      第102回触媒討論会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2008-09-25
  • [学会発表] ZnGa_<2x>In_<2(1-x)>S_4による可視光照射下でのCO_2還元反応2008

    • 著者名/発表者名
      小島有紀
    • 学会等名
      第102回触媒討論会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2008-09-24
  • [学会発表] 水からのソーラー水素製造のための光触媒の開発2008

    • 著者名/発表者名
      工藤昭彦
    • 学会等名
      ワークショップ「固体材料合成および評価技術の新展開」
    • 発表場所
      東北大学多元物質科学研究所
    • 年月日
      2008-09-13
  • [学会発表] ソーラーハイドロジェン生成のための粉末光触媒の開発2008

    • 著者名/発表者名
      工藤昭彦
    • 学会等名
      第69回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      中部大学
    • 年月日
      2008-09-03
  • [学会発表] Development of Photocatalysts for Solar Hydrogen Production2008

    • 著者名/発表者名
      A. Kudo
    • 学会等名
      International Conference on Electronic Materials
    • 発表場所
      Sydney, Australia
    • 年月日
      2008-07-29
  • [学会発表] Solar hydrogen production using powdered photocatalysts2008

    • 著者名/発表者名
      A. Kudo
    • 学会等名
      17^<th> International Conference on Photochemical Conversion and Storage of Solar Energy
    • 発表場所
      Sydney, Australia
    • 年月日
      2008-07-29
  • [学会発表] Solar Hydrogen Production from Water using Photocatalysts2008

    • 著者名/発表者名
      A. Kudo
    • 学会等名
      A Post-Symposium of the 14th International Congress on Catalysis
    • 発表場所
      Gyeongju, Korea
    • 年月日
      2008-07-21
  • [図書] "水素を作る光触媒-ソーラー水素"光と界面がおりなす新しい化学の世界2008

    • 著者名/発表者名
      工藤昭彦
    • 総ページ数
      20-25
    • 出版者
      クバブロ
  • [図書] "太陽光を使って水から水素を作り出す光触媒の開発"太陽エネルギー有効利用最前線2008

    • 著者名/発表者名
      工藤昭彦
    • 総ページ数
      375-386
    • 出版者
      エヌ・テイー・エス

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公開日: 2010-06-11   更新日: 2016-04-21  

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