Исследовательская группа под руководством Chengsi Pan, научного сотрудника с докторской степенью, и Tsuyoshi Takata, специального исследователя NIMS, в Глобальном исследовательском центре окружающей среды и энергетики на основе науки о наноматериалах (GREEN; Генеральный директор: Кохей Уосаки) Национального института материаловедения ( NIMS; президент: Сукэкацу Ушиода) и Казунари Домен, профессор кафедры инженерии химических систем инженерной школы Токийского университета (президент: Дзюнъити Хамада) недавно разработали фотокатализатор, расщепляющий воду, который может работать в более широком диапазоне. видимого спектра света, чем раньше.В этом исследовании впервые был разработан водоразделительный фотокатализатор, работающий на длине волны до 600 нм, с использованием оксинитрида переходного металла, электронная структура которого подходит для длинноволнового поглощения. В качестве подхода к развитию твердые растворы были сформированы между двумя существующими соединениями типа перовскита, LaTaON2 и LaMg2 / 3Ta1 / 3O3 (La: лантан, Ta: тантал, O: кислород, N: азот, Mg: магний), а электронная структура была изменена. отрегулирован. Это сделало твердые растворы LaMg1 / 3Ta2 / 3O2N пригодными для реакций расщепления воды при облучении видимым светом, но, поскольку разложение фотокатализатора и обратная реакция происходили одновременно, устойчивой реакции расщепления воды достичь не удавалось.
Чтобы преодолеть эту проблему, поверхность частицы фотокатализатора была покрыта слоем аморфного оксигидроксида, чтобы ингибировать разложение фотокатализатора и обратную реакцию, что сделало возможной устойчивую реакцию расщепления воды. Это оксигидроксидное покрытие играет роль в контроле химических реакций на поверхности фотокатализатора.
Этот результат исследования установил новый эффективный метод в разработке фотокатализатора расщепления воды. Также, применяя этот метод к другим фотокаталитическим материалам, можно ожидать разработки фотокатализаторов с более высокой активностью.
В настоящее время квантовый выход все еще низок, и его улучшение — задача будущего.Это исследование было выполнено совместно с группой под руководством Юичи Икухара, профессора Института инженерных инноваций Школы инженерии Токийского университета. Кроме того, это исследование было частично поддержано грантом Японского общества содействия науке (JSPS) для специально продвигаемых исследований, «Разработка инновационных фотокатализаторов расщепления воды на основе динамики фотоносителей на границах раздела твердое и жидкое тело» и другими проектами. по заказу Министерства образования, культуры, спорта, науки и технологий (MEXT), «Программа развития экологических технологий с использованием нанотехнологий», «Нанотехнологическая платформа Японии» и «Область передовых экологических материалов, Зеленая сеть передового опыта (GRENE). : Создание сети передового опыта в области развития человеческих ресурсов, а также передовых экологических материалов и устройств для защиты окружающей среды и энергетических технологий ».