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2016 年度 実績報告書

水の完全分解反応に高い効率を示す次世代型光触媒系構築の基礎的研究

研究課題

研究課題/領域番号 26410243
研究機関山口大学

研究代表者

酒多 喜久  山口大学, 創成科学研究科, 教授 (40211263)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード光触媒 / 水分解 / チタン酸ストロンチウム / 金属イオン添加 / 高活性化 / 光触媒機構 / 照射光強度依存性 / 酸化インジウム
研究実績の概要

H2O完全分解反応に対して有効に作用できる金属イオン添加SrTiO3の調製法の検討を行った。添加金属イオンとして含浸法で有効であったNaイオンを用いNaイオン添加SrTiO3を錯体重合法、固相法で調製し、Rh0.3Cr1.7O3を助触媒として担持して光触媒とした。その結果、添加Naイオンの量と光触媒活性の相関関係は調製法を変えると異なり、錯体重合法、固相法では含浸法と比較してNaイオンの最適添加量は増加することが観測されたが、最高の光触媒活性はどの方法で調製したNa添加SrTiO3でもほぼ等しかった。以上の結果からSrTiO3調製時にNaイオンを添加して調製したNaイオン添加SrTiO3は含浸法で調製したものと比較してNaイオンがバルク中にも均一に分散するため含浸法に比較して最適添加量が増加する。また、Naイオンの分散性がH2O完全分解反応の光触媒活性に大きく影響することが示唆された。
光触媒によるH2O分解反応について光触媒バルク内で光励起で生成した電子と正孔の挙動からの光触媒メカニズムの解明を目的として、この反応を高量子収率で進行できるGa2O3光触媒に波長254 nmの光を照射してH2O分解反応の照射光強度の依存性を検討した。その結果、照射光強度を弱くするとH2/O2が大きくなり見かけの量子収率が低下した、これよりGa2O3バルク内には正孔をトラップするサイトが存在し、このサイトが微弱光照射下での正孔の反応性に大きく影響することが示唆された。
Ga2O3光触媒のH2O分解反応に対する高活性化の研究に基づいてGaと同族のInの酸化物であるIn2O3および金属イオン添加In2O3光触媒においてH2O酸化によるO2生成反応に対する光触媒特性を検討した。その結果、アルカリ土類イオン、重希土類金属イオンおよびイットリウムイオンの添加が光触媒活性の向上に有効であることが判明した。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (9件) (うち招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Visible Light-Induced Photocatalysis on Carbon Nitride Deposited Titanium Dioxide: Hydrogen Production from Sacrificial Aqueousw Solutions2017

    • 著者名/発表者名
      S. Higashimoto, K. Hikita, M. Azuma, M. Yamamoto, M. Takahashi, Y. Sakata, M. Matsuoka, and H. Kobayashi
    • 雑誌名

      Chin. J. Chem

      巻: 35 ページ: 165-172

    • DOI

      10.1002/cjoc.201600409

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photocatalytic Property of Metal ion Added SrTiO3 to Overall H2O splitting2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Sakata, Y. Miyoshi, T. Maeda, K. Ishikiriyama, Y. Yamazaki, H. Imamura, Y. Ham, T. Hisatomi, J. Kubota, A. Yamakata, K. Domen
    • 雑誌名

      Applied Catalysis A General

      巻: 521 ページ: 227-232

    • DOI

      DOI:10.1016/j.apcata.2015.12.013

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 金属イオン添加In2O3の光触媒特性2017

    • 著者名/発表者名
      藤井智大・酒多喜久
    • 学会等名
      第119回触媒討論会
    • 発表場所
      首都大学東京南大沢キャンパス(東京都八王子市)
    • 年月日
      2017-03-22 – 2017-03-22
  • [学会発表] H2O完全分解反応有効な金属イオン添加SrTiO3光触媒の調製法の検討2017

    • 著者名/発表者名
      石切山巧樹・酒多喜久・後藤陽介・久富隆史・堂免一成
    • 学会等名
      第119回触媒討論会
    • 発表場所
      首都大学東京南大沢キャンパス(東京都八王子市)
    • 年月日
      2017-03-22 – 2017-03-22
  • [学会発表] Caイオンを添加したGa2O3のH2O完全分解反応に対する光触媒特性2017

    • 著者名/発表者名
      石山翔太・張仕麒・横川俊哉・山方啓・酒多喜久
    • 学会等名
      第119回触媒討論会
    • 発表場所
      首都大学東京南大沢キャンパス(東京都八王子市)
    • 年月日
      2017-03-22 – 2017-03-22
  • [学会発表] フラックス法によるAlドープSrTiO3水分解光触媒の高活性化2017

    • 著者名/発表者名
      後藤陽介・ワンチェン・久富隆史・石切山巧樹・酒多喜久・片山正士・高田剛・嶺岸耕・山田太郎・堂免一成
    • 学会等名
      日本化学会第97回春季年会
    • 発表場所
      慶応義塾大学日吉キャンパス(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-17
  • [学会発表] 希土類-Ta混合酸化物の調製とH2O完全分解反応に対する光触媒特性2016

    • 著者名/発表者名
      岩井孝広・酒多喜久
    • 学会等名
      第118回触媒討論会
    • 発表場所
      岩手大学(岩手県盛岡市)
    • 年月日
      2016-09-22 – 2016-09-22
  • [学会発表] 種々の調製法で調製した金属イオン添加SrTiO3のH2O完全分解反応における光触媒特性2016

    • 著者名/発表者名
      石切山巧樹・酒多喜久・後藤陽介・久富隆史・堂免一成
    • 学会等名
      第118回触媒討論会
    • 発表場所
      岩手大学(岩手県盛岡市)
    • 年月日
      2016-09-22 – 2016-09-22
  • [学会発表] Ca及びZnイオンを添加したGa2O3のH2O完全分解反応に対する光触媒特性2016

    • 著者名/発表者名
      石山翔太・彌永伸之・横川俊哉・酒多喜久
    • 学会等名
      第118回触媒討論会
    • 発表場所
      岩手大学(岩手県盛岡市)
    • 年月日
      2016-09-22 – 2016-09-22
  • [学会発表] H2O完全分解反応高効率で働く酸化物光触媒の開発2016

    • 著者名/発表者名
      酒多喜久
    • 学会等名
      第54回触媒研究懇談会
    • 発表場所
      湯田温泉 西の雅常盤(山口県山口市)
    • 年月日
      2016-07-28 – 2016-07-28
    • 招待講演
  • [学会発表] アンモニア沈殿法で調製したIn2O3の光触媒特性と金属イオンの添加効果2016

    • 著者名/発表者名
      藤井智大・酒多喜久
    • 学会等名
      第35回光がかかわる触媒化学シンポジウム
    • 発表場所
      東京工業大学蔵前工業会館くらまえホール(東京都目黒区)
    • 年月日
      2016-06-10 – 2016-06-10
  • [図書] 光触媒/光半導体を利用した人工光合成2017

    • 著者名/発表者名
      酒多喜久・瀬戸山亨・堂免一成・井上晴夫・高瀬舞・大谷文章・荒川裕則・伊藤繁・民秋均・井上和仁・石谷治・稲垣伸二・沈建仁・工藤昭彦・岩瀬顕秀・久富隆史・阿部竜・佐山和弘・山方啓・御子柴智
    • 総ページ数
      230(48-54)
    • 出版者
      エヌ・ティー・エス

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公開日: 2018-01-16  

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