利用創新光觸媒反應合成過氧化氫,光利用效率約500%

 

刊登日期:2025/6/6
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日本近畿大學與名古屋大學開發了一項能以極高效率生成過氧化氫(H₂O₂)的「奈米複合光觸媒」,係由氧化鋅(ZnO)與摻雜銻(Sb)的氧化錫(ATO)奈米粒子構成「ZnO/ATO」,能以簡單的方法製作。新觸媒在含有乙醇(C₂H₆O)的水溶液中導入氧氣(O₂)並進行光照,即可快速生成過氧化氫。其光能利用效率高達約500%,藉由自由基的連鎖反應,可持續生成過氧化氫,展現出極高的活性。

過氧化氫(俗稱雙氧水)廣泛應用於化學品合成、半導體清洗、紙漿漂白等領域,且作為氫能源載體的相關開發亦持續推進中。然而,目前的工業製造方法(蒽醌法)須使用氫氣為原料,且仰賴大型工廠與有機溶劑,對環境與設備需求較高。

此次開發的光觸媒只須將市售的氧化鋅奈米粒子與摻雜銻的氧化錫奈米粒子加水混合,經過乾燥與燒結即可製得。以濃度90%的乙醇水溶液作為原料進行實驗後,確認24小時內生成了162 mmol/L的過氧化氫,且為目前世界最高濃度(50 mmol/L)的3倍以上。

此外,「ZnO/ATO」的光反應效率以「外部量子效率」(即反應中投入電子數與正向釋放光子數的比率,光子釋放越多代表效率越高)進行衡量,結果顯示約為500%。此一現象是因為乙醇在氧化過程中產生的自由基會引發連鎖反應,持續生成過氧化氫,促使光觸媒展現出極高的活性。今後研究團隊將進一步展開利用太陽能生產過氧化氫之次世代潔淨燃料技術研究,並進一步拓展至其他實用等級的物質合成光觸媒開發。


資料來源: https://newscast.jp/news/9120930
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