JPS594436A - 太陽光を用いた光化学反応方法 - Google Patents
太陽光を用いた光化学反応方法Info
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- JPS594436A JPS594436A JP57112061A JP11206182A JPS594436A JP S594436 A JPS594436 A JP S594436A JP 57112061 A JP57112061 A JP 57112061A JP 11206182 A JP11206182 A JP 11206182A JP S594436 A JPS594436 A JP S594436A
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- dye
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
- B01J19/12—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electromagnetic waves
- B01J19/122—Incoherent waves
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は太陽光を用いた光化学反応方法に関し、特に触
媒を用いて反応の進行もしくは促進を図る方法の改良に
係るものである。
媒を用いて反応の進行もしくは促進を図る方法の改良に
係るものである。
太陽光エネルギーと、そのエネルギーを用いて反応を進
行もしくは促進させる触媒を用いて、光エネルギーを化
学エネルギーに変換させることにより生起させる光化学
反応の利用が行なわれている。
行もしくは促進させる触媒を用いて、光エネルギーを化
学エネルギーに変換させることにより生起させる光化学
反応の利用が行なわれている。
このような光化学反応は新しいエネルギー源の利用シス
テムや、シアン、ＰＣＢ、油等の廃棄物の分解処理など
に応用されているが、特に有用なエネルギー変換の代表
例として光化学反応を用いた水からの水素製造が注目さ
れている。
テムや、シアン、ＰＣＢ、油等の廃棄物の分解処理など
に応用されているが、特に有用なエネルギー変換の代表
例として光化学反応を用いた水からの水素製造が注目さ
れている。
この水素の製造方法は、水と光触媒を共存せしめ、ここ
に光エネルギーを照射して次式に示す水の分解反応を生
起せしめて、エネルギー源としての水素を製造するもの
である（雑誌「化学」、３４巻、１２号、９８９頁、１
９７９年を参照）。
に光エネルギーを照射して次式に示す水の分解反応を生
起せしめて、エネルギー源としての水素を製造するもの
である（雑誌「化学」、３４巻、１２号、９８９頁、１
９７９年を参照）。
一方、利用する太陽エネルギーは、第１図囚に示すよう
に・可視域を中心とした極めて広い波長域に亘ってエネ
ルギー分布を有する。
に・可視域を中心とした極めて広い波長域に亘ってエネ
ルギー分布を有する。
また通常、水の分解に用いられる光触媒としては、Ｔｔ
Ｏｍなどの半導体の他に、ルテニウムビピリジル錯体、
テトラフェニルポルフィリン錯体などがあるが、これら
の光触媒は第１図ω）に示すように、ある単一波長域を
中心とした比較的狭いエネルギー領域にその吸収帯を有
している。
Ｏｍなどの半導体の他に、ルテニウムビピリジル錯体、
テトラフェニルポルフィリン錯体などがあるが、これら
の光触媒は第１図ω）に示すように、ある単一波長域を
中心とした比較的狭いエネルギー領域にその吸収帯を有
している。
従って第１図囚および（Ｂ）の比較からも明らかなよう
に太陽エネルギーのごく一部の領域しか吸収利用できな
いため、光触媒反応の反応効率がかなり低い欠点があっ
た。
に太陽エネルギーのごく一部の領域しか吸収利用できな
いため、光触媒反応の反応効率がかなり低い欠点があっ
た。
本発明はかかる点に鑑みなされたもので、従来利用不可
能であった領域の光エネルギーも利用し、太陽エネルギ
ーの広範囲に亘る吸収利用を行なって光触媒反応の反応
効率を高めた光化学反応方法を提供することを目的とす
るもので篩。
能であった領域の光エネルギーも利用し、太陽エネルギ
ーの広範囲に亘る吸収利用を行なって光触媒反応の反応
効率を高めた光化学反応方法を提供することを目的とす
るもので篩。
Ｃへ発明の概要〕
本発明は、反応成分と共に、太陽の光エネルギーを吸収
して反応を進行もしくは促進させる触媒を入れて、太陽
光の照射により光化学反応を生起させる太陽光を用いた
光化学反応方法において、前記触媒の光吸収帯よりも高
エネルギー領域に光吸収帯を有し、且つ前記触媒の光吸
収帯と同じか、もしくは近いエネルギー領域（二七の発
光帯を有する発光性の色素を因子した色素含有膜もしく
は板を、前記反応槽に設けて、発光性色素のストークシ
フト作用により太陽エネルギーを広範囲に亘って光触媒
に吸収させるようにしたことを特徴とするものである。
して反応を進行もしくは促進させる触媒を入れて、太陽
光の照射により光化学反応を生起させる太陽光を用いた
光化学反応方法において、前記触媒の光吸収帯よりも高
エネルギー領域に光吸収帯を有し、且つ前記触媒の光吸
収帯と同じか、もしくは近いエネルギー領域（二七の発
光帯を有する発光性の色素を因子した色素含有膜もしく
は板を、前記反応槽に設けて、発光性色素のストークシ
フト作用により太陽エネルギーを広範囲に亘って光触媒
に吸収させるようにしたことを特徴とするものである。
本発明において用いる反応成分としては、例え）１水素
を製造する場合には水を用い、また廃棄物の処理を行な
う場合にはシアン、ＰＣＢ。
を製造する場合には水を用い、また廃棄物の処理を行な
う場合にはシアン、ＰＣＢ。
油などの廃棄物が反応成分となり、これを単独でまたは
媒体と共に反応槽内に供給する。
媒体と共に反応槽内に供給する。
本発明において用いる、太陽の光エネルギーを吸収して
反応を進行または促進させる触媒としては、例えばＴ
’ Ｏ！ Ｉ Ｓ ｒ Ｔ ｊ ＯＨ＊りｎＱ。
反応を進行または促進させる触媒としては、例えばＴ
’ Ｏ！ Ｉ Ｓ ｒ Ｔ ｊ ＯＨ＊りｎＱ。
Ｆ’ｓ Ｏｓ ＊ ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ
、ＣａＰ、ＣａＡｆｉ＋Ｉ ｎＰ、Ｚｎｓ、Ｚｎ８Ｂ等
（７）半導体（７）＆ ｋｆ＝また発光性の色素として
は、例えば触媒としてルテニウムビピリジル錯体を用い
た場合、この光吸収帯よりも高エネルギー領域に光吸収
帯を有し、且つ前記錯体触媒の光吸収帯位置に近いエネ
ルギー領域にその発光帯を有する色素として７−ジエチ
ルアミノ−４−メチルクマリンを用いる。同様にこの触
媒の光吸収帯位置に対応して発光帯を有する色素の絹合
せとしては、上記の他、例えば鉄フク四シアニンとフル
オレツセインナトリウムの組合せ、また鉄フタロシアニ
ンドクロフラピン−４−メチルウンベリフェロンの組合
せなどがある。
、ＣａＰ、ＣａＡｆｉ＋Ｉ ｎＰ、Ｚｎｓ、Ｚｎ８Ｂ等
（７）半導体（７）＆ ｋｆ＝また発光性の色素として
は、例えば触媒としてルテニウムビピリジル錯体を用い
た場合、この光吸収帯よりも高エネルギー領域に光吸収
帯を有し、且つ前記錯体触媒の光吸収帯位置に近いエネ
ルギー領域にその発光帯を有する色素として７−ジエチ
ルアミノ−４−メチルクマリンを用いる。同様にこの触
媒の光吸収帯位置に対応して発光帯を有する色素の絹合
せとしては、上記の他、例えば鉄フク四シアニンとフル
オレツセインナトリウムの組合せ、また鉄フタロシアニ
ンドクロフラピン−４−メチルウンベリフェロンの組合
せなどがある。
また上記発光性色素の固定方法としては、色素および触
媒の吸収領域に透明で光透過性が良く、しかも光化学反
応に対して安定な固体物質の膜や板が良く、例えばポリ
エチレン、ポリプロピレンなどの有機高分子材料や各種
無機ガラスなどが用いられる。また発光性色素は上記固
体物質内に固定しても良く、また表面に付着させて固定
したものでも良い。
媒の吸収領域に透明で光透過性が良く、しかも光化学反
応に対して安定な固体物質の膜や板が良く、例えばポリ
エチレン、ポリプロピレンなどの有機高分子材料や各種
無機ガラスなどが用いられる。また発光性色素は上記固
体物質内に固定しても良く、また表面に付着させて固定
したものでも良い。
次に本発明の作用について図面を参照して説明する。第
３１図に示すように、光反応槽１は。
３１図に示すように、光反応槽１は。
その上面がガラス等の光透過性板２で覆われ。
側面に試料導入口３と生成物取出口４とが設けられ、内
部中間に発光性色素を固定した透明な色素含有板５が水
平に設けられている。
部中間に発光性色素を固定した透明な色素含有板５が水
平に設けられている。
反応物質６、あるいは反応物質６を含む媒体が触！ｓ７
を混合した状態で、試料導入口３から光反応槽１内に導
入される。この状態で上面の光透過性板２を通して太陽
光８が照射されると触媒７の光化学作用により反応が進
行して得られた反応生成物は生成物取出口４から外部に
取出される。
を混合した状態で、試料導入口３から光反応槽１内に導
入される。この状態で上面の光透過性板２を通して太陽
光８が照射されると触媒７の光化学作用により反応が進
行して得られた反応生成物は生成物取出口４から外部に
取出される。
この場合、直接照射される太陽光８を吸収して反応する
触媒１は、第１図に示すように太陽エネルギーのごく一
部の領域しか吸収利用することができない。
触媒１は、第１図に示すように太陽エネルギーのごく一
部の領域しか吸収利用することができない。
一方、色素含有板５に照射された太陽光８は、その発光
性色素が触媒１より高エネルギー側に光吸収帯域を持っ
ているので、触媒７に吸収されない領域の光エネルギー
を吸収し、色素のストークシフト作用により触媒７の光
吸収帯域に近い光を発光する。このため発光性色素から
の発光９により触媒７はこの発光エネルギーを吸収して
光化学反応が進行し、全体として太陽エネルギーの広範
囲な領域に亘るエネルギーの吸収利用が図られ反応効率
を高めることができる。
性色素が触媒１より高エネルギー側に光吸収帯域を持っ
ているので、触媒７に吸収されない領域の光エネルギー
を吸収し、色素のストークシフト作用により触媒７の光
吸収帯域に近い光を発光する。このため発光性色素から
の発光９により触媒７はこの発光エネルギーを吸収して
光化学反応が進行し、全体として太陽エネルギーの広範
囲な領域に亘るエネルギーの吸収利用が図られ反応効率
を高めることができる。
例えば触媒として、トリス−２，２′ルテニウムビピリ
ジル錯体を用い、また発光性色素として７−ダニチルア
ミノ−４−メチルクマリンを用いた場合、トリスルテニ
ウムビピリジル錯体の吸収スペクトル図は第３図囚に示
すように４５０ ｎｍ付近（二強い吸収帯を有する。一
方発光性色素である７−ジエチルアミノ−４−メチル４
クマリンは同図田］の曲線虐に示すように３５９ｎｍ付
近の高エネルギー領域に光吸収帯を持ち、またその発光
帯は前記錯体触媒の光吸収帯とほぼ等しく曲線すに示す
ように４５０＋ｎ付近に発光帯を有するので、このスト
ークシフト作用により触媒に吸収できない太陽光の高エ
ネルギー領域の光を有効に利用することができる。
ジル錯体を用い、また発光性色素として７−ダニチルア
ミノ−４−メチルクマリンを用いた場合、トリスルテニ
ウムビピリジル錯体の吸収スペクトル図は第３図囚に示
すように４５０ ｎｍ付近（二強い吸収帯を有する。一
方発光性色素である７−ジエチルアミノ−４−メチル４
クマリンは同図田］の曲線虐に示すように３５９ｎｍ付
近の高エネルギー領域に光吸収帯を持ち、またその発光
帯は前記錯体触媒の光吸収帯とほぼ等しく曲線すに示す
ように４５０＋ｎ付近に発光帯を有するので、このスト
ークシフト作用により触媒に吸収できない太陽光の高エ
ネルギー領域の光を有効に利用することができる。
なお上記説明では触媒を反応物質に混合して光反応槽に
導入した場合について説明したが、触媒も発光性色素と
同様に透明な固体物質から成る板や膜に固定し、光反応
槽内に色素含有膜と共に配置し、反応物質だけを供給す
るようにしても良い。
導入した場合について説明したが、触媒も発光性色素と
同様に透明な固体物質から成る板や膜に固定し、光反応
槽内に色素含有膜と共に配置し、反応物質だけを供給す
るようにしても良い。
第２図に示す装置を用い水を分解して水素を製造する光
化学反応を行なった。
化学反応を行なった。
発光性色素として７−ダニチルアミノ−４−メチルクマ
リンを３ Ｘ １０ ｍｏｌ／ｌ含んだ厚さ２１ｍの
アクリル樹脂板を色素含有板５として光反応槽１内の中
間に水平に配置した。また触媒７としてルテニウムビピ
リジル９体： ５Ｘ１（ｊ”−’ｍ ＯＩｌ／ｌを用い
、これに電子伝達体としてメチルビオロダン： ２．５
Ｘ １０ ｍｏｌ／ｌ 、反応促 ”道側として白
金コロイド： １．５ Ｘ １０−’ ｍｏｌ’ｌｌ。
リンを３ Ｘ １０ ｍｏｌ／ｌ含んだ厚さ２１ｍの
アクリル樹脂板を色素含有板５として光反応槽１内の中
間に水平に配置した。また触媒７としてルテニウムビピ
リジル９体： ５Ｘ１（ｊ”−’ｍ ＯＩｌ／ｌを用い
、これに電子伝達体としてメチルビオロダン： ２．５
Ｘ １０ ｍｏｌ／ｌ 、反応促 ”道側として白
金コロイド： １．５ Ｘ １０−’ ｍｏｌ’ｌｌ。
および二酸化ルテニウム： ２ＸＩＱ−’ｍｏｌ！／ｌ
を加えた水溶液１００ｍ１を光反応槽１内に導入した。
を加えた水溶液１００ｍ１を光反応槽１内に導入した。
この状態で午前１１時から午後２時まで３時間太陽光８
を光反応槽１に照射（平均強度８０ｎ％Ｖ／ｄ）Ｌ、た
ところ１，１μｍａｉｌの水素が発生した。
を光反応槽１に照射（平均強度８０ｎ％Ｖ／ｄ）Ｌ、た
ところ１，１μｍａｉｌの水素が発生した。
これに対し色素含有板５を用いずに同一条件で触媒のみ
による従来の光化学反応を行なったところ、水素の発生
量は０．７μｍｏｌであり、本発明方法は約１．６倍も
反応効率が向上していることが確認された。
による従来の光化学反応を行なったところ、水素の発生
量は０．７μｍｏｌであり、本発明方法は約１．６倍も
反応効率が向上していることが確認された。
以上説明した如く、本発明に係わる太陽光を用いた光化
学反応方法によれば、従来利用不可能であった領域の光
エネルギーも利用し、太陽エネルギーの広範囲に亘る吸
収利用を行なって光触媒反応の反応効率を高めると共に
発光性色素は固定され安定して耐久性もあり、光反応槽
のメンテナンスも容易であるなど顕著な効果を有するも
のである。
学反応方法によれば、従来利用不可能であった領域の光
エネルギーも利用し、太陽エネルギーの広範囲に亘る吸
収利用を行なって光触媒反応の反応効率を高めると共に
発光性色素は固定され安定して耐久性もあり、光反応槽
のメンテナンスも容易であるなど顕著な効果を有するも
のである。
第１図囚は太陽光のスペクトル分布図、同図田」は触媒
の吸収スペクトル図、第２図は本発明方法に用いる光反
応槽の断面図、第３図囚はトリス−２，２′−ルテニウ
ムビピリジル錯体触媒の吸収スペクトル図、同図（Ｂ）
は７−シエチルアミノー４−メチルクマリンの吸収およ
び発光ス（クトル図である。 １・・・光反応槽、２・・・光透過性板、５・・・色素
含有板、６・・・反応物質、７・・・触媒、８・・・太
陽光、９・・・発光。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 （ｎｍ） 第２図 第３図 史Ｌ（ｎｍ）
の吸収スペクトル図、第２図は本発明方法に用いる光反
応槽の断面図、第３図囚はトリス−２，２′−ルテニウ
ムビピリジル錯体触媒の吸収スペクトル図、同図（Ｂ）
は７−シエチルアミノー４−メチルクマリンの吸収およ
び発光ス（クトル図である。 １・・・光反応槽、２・・・光透過性板、５・・・色素
含有板、６・・・反応物質、７・・・触媒、８・・・太
陽光、９・・・発光。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 （ｎｍ） 第２図 第３図 史Ｌ（ｎｍ）
Claims (1)
- 反応構内に、反応成分と共に、太陽の光エネルギーを吸
収して反応を進行もしくは促進させる触媒を入れて、太
陽光の照射により光化学反応を生起させる太陽光を用い
た光化学反応方法において、前記触媒の光吸収帯よりも
高エネルギー領域に光吸収帯を有し、且つ前記触媒の光
殴収帯位置と同じか、もしくは近いエネルギー領域にそ
の発光帯を有する発光性の色素を、前記触媒および色素
の吸収領域に透明な固体物質内または表面に固定した色
素含有膜もしくは板を、前記反応槽内に設けたことを特
徴とする太陽光を用いた光化学反応方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57112061A JPS594436A (ja) | 1982-06-29 | 1982-06-29 | 太陽光を用いた光化学反応方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57112061A JPS594436A (ja) | 1982-06-29 | 1982-06-29 | 太陽光を用いた光化学反応方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS594436A true JPS594436A (ja) | 1984-01-11 |
Family
ID=14577058
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57112061A Pending JPS594436A (ja) | 1982-06-29 | 1982-06-29 | 太陽光を用いた光化学反応方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS594436A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60187322A (ja) * | 1984-03-06 | 1985-09-24 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 廃棄物の浄化方法 |
| JPH02500258A (ja) * | 1987-07-27 | 1990-02-01 | ウイスコンシン アラムニ リサーチ ファンデーション | チタンセラミック膜による有機化学薬品の分解方法 |
| JPH1147738A (ja) * | 1997-08-04 | 1999-02-23 | Houshin Kagaku Sangiyoushiyo:Kk | 水処理装置 |
| WO1999054032A1 (de) * | 1998-04-17 | 1999-10-28 | Studiengesellschaft Kohle Mbh | Solar-photo- und solar-thermochemische synthesen mittels flachbett-sonnenlichtsammler/-solarreaktoren |
| JP2004313832A (ja) * | 2003-04-11 | 2004-11-11 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 光化学反応方法、液体の処理方法、および液体処理装置 |
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-
1982
- 1982-06-29 JP JP57112061A patent/JPS594436A/ja active Pending
Cited By (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS60187322A (ja) * | 1984-03-06 | 1985-09-24 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 廃棄物の浄化方法 |
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