JP2017221911A - 光触媒装置および光触媒反応装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】太陽電池部103は、n型半導体層とp型半導体層とからなる太陽電池セルから構成されている。酸化助触媒層104は、太陽電池部103の上に接して形成されている。酸化助触媒層104は、酸化反応サイトとなる。酸化助触媒層104は、太陽電池部103の最上層のp型半導体層に電気的に接続した状態で形成されている。また、酸化助触媒層104は、上面が露出した状態で配置されている。
【選択図】 図1
Description
次に、上述した光触媒反応装置を用いて実施した酸化還元反応について説明する。
実験1として、まず、水溶液203にアルゴンガスを200mL/minで30分間バブリングして脱泡・置換した後、反応セル202をシリコーンとフッ素樹脂との2層構造のセプタムで密閉し、反応セル202内の圧力を大気圧とした。また、反応セル202の底部中央に配置した攪拌子205を250rpmで回転させて水溶液203を攪拌した。光照射後任意の時間に、反応セル202内のガスをセプタム部分からシリンジで採取し、ガスクロマトグラフ質量分析計にて、水素ガスなどの反応生成物を分析(定性,定量)した。
実験2として、攪拌子205を用いた攪拌をせずに、上述した実験1と同様にし、光照射後任意の時間に、反応セル202内のガスをセプタム部分からシリンジで採取し、ガスクロマトグラフ質量分析計にて反応生成物を分析した。
実験3として、水溶液203の代わりに水(蒸留水)を用い、他の条件は上述した実験1と同様にし、光照射後任意の時間に、反応セル202内のガスをセプタム部分からシリンジで採取し、ガスクロマトグラフ質量分析計にて反応生成物を分析した。
実験4として、まず、アルゴンガスを200mL/minで30分間バブリングして脱泡・置換した後、二酸化炭素ガスを200mL/minで30分間バブリングし、この後セプタムで反応セル202を密閉した。他の条件は上述した実験1と同様にし、光照射後任意の時間に、反応セル202内のガスをセプタム部分からシリンジで採取し、ガスクロマトグラフ質量分析計にて反応生成物を分析した。実験4は、二酸化炭素の還元反応となる。
実験5として、水溶液203の代わりに水を用い、他の条件は上述した実験4と同様にし、光照射後任意の時間に、反応セル202内のガスをセプタム部分からシリンジで採取し、ガスクロマトグラフ質量分析計にて反応生成物を分析した。
実験6として、まず、還元助触媒層を、Ptの膜では無く、複数のPtナノ粒子から構成した。まず、Ptナノ粒子が分散している分散液(コロイド溶液)を透明電極層の第2領域上に塗布して塗布膜を形成する。次いで、塗布膜をAr雰囲気で120℃・1時間の条件で加熱乾燥させて透明電極層上に担持させて還元助触媒層とした。他の条件は上述した実験4と同様にし、光照射後任意の時間に、反応セル202内のガスをセプタム部分からシリンジで採取し、ガスクロマトグラフ質量分析計にて反応生成物を分析した。
実験7として、水溶液203の代わりに水を用い、他の条件は上述した実験6と同様にし、光照射後任意の時間に、反応セル202内のガスをセプタム部分からシリンジで採取し、ガスクロマトグラフ質量分析計にて反応生成物を分析した。
比較実験1とし、酸化助触媒層を形成せず、太陽電池部の上面を露出させ、露出させた太陽電池部の上面を酸化反応サイトとした。他の条件は実験1と同様にし、光照射後任意の時間に、反応セル202内のガスをセプタム部分からシリンジで採取し、ガスクロマトグラフ質量分析計にて反応生成物を分析した。
比較実験2とし、まず、アルゴンガスを200mL/minで30分間バブリングして脱泡・置換した後、二酸化炭素ガスを200mL/minで30分間バブリングし、この後セプタムで反応セル202を密閉した。他の条件は、比較実験1と同様にして二酸化炭素の還元反応を実施し、光照射後任意の時間に、反応セル202内のガスをセプタム部分からシリンジで採取し、ガスクロマトグラフ質量分析計にて反応生成物を分析した。
比較実験3として、水溶液203の代わりに水(蒸留水)を用い、他の条件は比較実験1と同様にし、光照射後任意の時間に、反応セル202内のガスをセプタム部分からシリンジで採取し、ガスクロマトグラフ質量分析計にて反応生成物を分析した。
酸化助触媒層を形成して太陽電池部のp型半導体層を被覆しているので、酸化反応の過電圧を低下させることが可能となり、目的の酸化還元反応を進行させることが可能となる。さらに、酸化助触媒層で被覆しているので、太陽電池部の劣化を抑制することも可能である。
Claims (5)
- 透明な基板の上に形成された透明電極層と、
前記透明電極層の第1領域上に形成された太陽電池部と、
前記太陽電池部の上に形成されて上面が露出した酸化助触媒層と、
前記透明電極層の第2領域上に形成されて上面が露出した還元助触媒層と、
前記太陽電池部の側面および前記酸化助触媒層が形成されていない上面を覆って形成された絶縁膜と
を備え、
前記太陽電池部は、前記透明電極層の側に配置されるn型半導体層と、前記酸化助触媒層の側に配置されるp型半導体層とからなる太陽電池セルから構成されている
ことを特徴とする光触媒装置。 - 請求項1記載の光触媒装置において、
前記太陽電池部は、複数の前記太陽電池セルが積層されていることを特徴とする光触媒装置。 - 請求項1または2記載の光触媒装置において、
前記太陽電池セルは、n型半導体層とp型半導体層との間に配置されたi型の半導体層を備える
ことを特徴とする光触媒装置。 - 光源と、
前記光源からの光が導入可能とされて水溶液を収容した反応セルと、
前記水溶液に浸漬された請求項1〜3のいずれか1項に記載の光触媒装置と
を備え、
前記光触媒装置は、導入された光が照射可能とされている
ことを特徴とする光触媒反応装置。 - 請求項4記載の光触媒反応装置において、
前記反応セル内の前記水溶液を攪拌する攪拌手段を備えることを特徴とする光触媒反応装置。
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-
2016
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