無機超微粒子と有機分子を複合分散したミクロ多孔質半導体材料の合成と光機能化

• Project/Area Number: 05750739
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 工業物理化学
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 大瀧 倫卓 九州大学, 総合理工学研究科, 助手 (50223847)
• Project Period (FY): 1993
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1993)
• Budget Amount: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 1993: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: 金属超微粒子 / 半導体超微粒子 / チタニア / 硫化カドミウム / 光触媒 / 粒径制御 / ゾルゲルガラス薄膜 / 機能性色素

Research Abstract

1.保護高分子の存在下に温和な条件でAuやPtの貴金属超微粒子を液相合成し、粒子の超微細化と同時に粒径分布の狭小化を検討した。特にAu超微粒子では溶媒組成により粒径が著しく変化し、水-EtOH混合溶媒中での光還元においては、EtOH濃度10%では200A以上の平均粒径が得られるがEtOH100%では30A以下まで微細化することを見出した。これに伴ってAu超微粒子分散液の色は赤から青へと顕著に変化し、通常530nm付近に見られる表面プラズモンピークが、最も微細な粒子では600nm以上まで長波長シフトすることがわかった。
2.金属アルコキシドを用いたゾルゲルプロセスにおいて、1.液相合成した高分子保護貴金属超微粒子分散液を加えることにより、超微粒子を高濃度で分散させたTiO_2およびSrTiO_3多孔質ガラス薄膜を合成した。TEM観察から、超微粒子はガラスマトリクス中に均一に分散されており、液相合成により制御した粒径分布はガラス中でもほとんど変化せず、薄膜の吸収スペクトルは超微粒子の光学特性よく反映していることが確認された。
3.Au超微粒子のプラズモンピーク近傍に吸収帯を持つDisperse Red系や、J会合体が鋭い吸収線を示すPseudoisocyanineなどの機能性色素をAu超微粒子と複合分散したTiO_2薄膜を合成し、光学特性を検討した。後者についてはガラス中ではJ会合体は得られていないが、等方的な試料と予想されたにもかかわらず、電気光学効果の予備的な測定において2次の非線形光学効果が認められた。これについては現在検討中である。
4.金属超微粒子と有機分子を複合分散させた多孔質酸化物半導体触媒を用いて水の光分解反応を検討した。光増感剤であるRu(bpy)_3や電子伝達剤であるメチルビオロゲンなどを複合分散した系では光触媒能の向上は認められなかったが、Pt超微粒子をTiO_2中に分散させるとTiO_2上に光電着した場合に比べて水素発生速度が増大した。
5.半導体超微粒子の新たな液相合成法として、Cd(NO_3)_2とP_2S_5の無水EtOH溶液を混合して空気中で撹拌すると、350nm付近に明瞭な励起子吸収を示す淡黄色の透明な溶液が得られ、分析電顕観察から、ほぼCdSの組成を持つ粒径約20Aの超微粒子が生成していることを明らかにした。現在これを分散させたTiO_2薄膜を作製中である。