2009 Fiscal Year Annual Research Report
可視光応答型光触媒によるメタン転化や水の光分解反応
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08F08080
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
堂免 一成 The University of Tokyo, 大学院・工学系研究科, 教授
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
YULIATI Leny 東京大学, 大学院・工学系研究科, 外国人特別研究員
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| Keywords | 光触媒 / メタンの部分酸化 / メタンの水蒸気改質 / 水の分解 / 水素製造 |
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| Research Abstract |
新規光触媒の調製
太陽光エネルギーを利用するためには,可視光を吸収する半導体材料の開発・利用が必須である。注目されている光触媒材料は通常の酸化物では紫外光しか吸収せず、太陽エネルギー変換としては効率が低くなってしまう。そこで注目したのが窒素を構成元素とする(オキシ)ナイトライド系光触媒であり、酸化物(オキサイド)と比較してバンドギャップが狭くなり、かつ水の分解反応に活性を示すバンド位置を有する材料が多く存在する。これらのナイトライド材料を、酸化物を出発原料としアンモニア流通下で調製する方法、またメソポーラス材料を鋳型としてナノ粒子のナイトライドの調製を試みた。
光触媒反応活性の評価
まず、上記のように調製した可視光応答型光触媒を用いて、メタンの活性化の有無について検討を行った。また同時に、水分解に対する活性評価も行い、さらに可視光照射でのメタンと水を改質させる光触媒反応を検討した。本実験は主に光源としてキセノンランプ、ガラス反応管、ガスクロマトグラフィーにより実施した。様々な新規触媒が上記反応に活性を示すことを見出した。またナノサイズの光触媒粒子が高い光触媒活性を有することを見出した。
反応メカニズムの解明
上記の反応結果に基づき、反応メカニズムを解明し、最適な触媒の設計指針を得た。微粒子の光触媒の調製により、光触媒活性が大幅に向上する理由を検討し、高比表面積化と粒子径が小さくなり再結合の頻度を減少させることが分かった。反応機構の理解のために同位体を用い、光照射時における本反応の活性サイトを解明することを試み、新規な知見を得ることができた。
本研究の総括と報告
本研究により得られた結果をまとめ、別記の学術論文や学会にて発表した。
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