三重大学博士課程学生支援プロジェクト

研究テーマResearch theme

半導体光触媒を用いる染料オレンジⅡの脱色法の高効率化

研究内容の概要Overview

最近、ポリマー半導体 g-C3N4は、優れた化学的安定性と独特の電子バンド構造により、安価で安定した、金属成分を含まない光触媒として広く用いられている。g-C3N4は新しい非金属光触媒材料としてTiO2光触媒に比べ吸収スペクトル範囲が広く、紫外光を必要とせずに通常の可視光で光触媒として働くことができる。g-C3N4は複数の窒素リッチな前駆体(ジシアミン、尿素、メラミン、ウレレアなど)と複数の調製手段により製造でき、工程フローが短い、使用装置が少ない、装置への要求が少ない、調製時間が短いなどの特徴がある。しかし、生産率が低く、完成品の安定性が低いなどの問題があるため、主に実験室レベルで少量ずつ調製している。
2つ以上の材料が適切に結合することを前提に、それぞれの光触媒が作られている。コンポジットの新しい材料は、単一の材料の性能をうまく調節しながら、多くの新しい光化学的、光物理的特性を生み出す。光子の励起エネルギーが高いと、半導体の間では帯域間電子遷移が起こす。様々な半導体の価格帯とエネルギー準位の差のため、正孔と電子はそれぞれ様々な半導体に集まってそれによってキャリアを分離して、光子の効率を高める;光子の励起エネルギーが低いと、導光帯域の高い電子だけが励起されて導光帯域の低い半導体に遷移するため、正孔から電子が分離し、可視光領域まで吸収可能な光の波長範囲が広がる。

研究成果をどのように社会に役立てるか
（還元の構想）Giving back to society

光触媒は、その特異な優れた性能により、染料廃水の浄化プロセスにおいて有望な技術となっています。本研究では、光触媒を用いて染料廃水を分解することが社会に与える様々な利点に焦点を当てます。
染料廃水には有害物質が含まれており、これを効果的に分解することで水質が改善され、環境への負荷が軽減されます。これにより、地域社会の健康促進と環境保護に寄与します。
光触媒技術により染料廃水が浄化されると、再利用可能な水資源が生まれます。これは水不足が懸念される地域において、有益な影響をもたらします。
光触媒技術の導入により、浄化プロセスが効率的かつ低コストで行えるようになります。これにより、廃水処理関連の新しいビジネスチャンスが生まれ、地域経済の発展を促進します。

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