半導体超微粒子による光触媒・光電極の高性能化

Research Project

Project/Area Number	63603533
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
Allocation Type	Single-year Grants
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	米山宏大阪大学, 工学部, 教授 (80029082)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	桑畑進大阪大学, 工学部, 助手 (40186565) 岩倉千秋大阪大学, 工学部, 助教授 (00029183)
Project Period (FY)	1988
Project Status	Completed (Fiscal Year 1988)
Budget Amount *help	¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000) Fiscal Year 1988: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000)
Keywords	半導体超微粒子 / 電量サイズ効果 / 光触媒 / 光電極 / 酸化チタン / ゼオライト / 酸化鉄
Research Abstract	1.粘土層間に固定した酸化チタン、酸化鉄超微粒子の光触媒活性粘土(モンモリロナイト)層間に固定した粒径約15〓のTiO_2は量子サイズ効果を示し347nmよりも短波長の紫外光に対してのみ光吸収を示すが、キセノン光の照射によって調べた光触媒活性は、直鎖アルキルカルボン酸(酢酸からカプリル酸まで)の脱炭酸反応に対して、400nm以下の光に応答する光吸収領域の広い通常の酸化チタン粉末に比べて数倍高い活性を示した。この高い活性は、触媒の表面積の違いのみでは説明できず、光激起生成する電子が超微粒子では大きいエネルギーを有することに原因しているものと考えられる。粘土層間に固定した酸化鉄微粒子も酸化鉄のバルク粉末に比べてカルボン酸の脱炭酸反応に対して大きい活性を示した。そして、酸化チタン超微粒子の場合と同様に、光激起生成する電子がバルク粉末の場合に比べて高いエネルギー状態にあることが高い活性の発現に関係しているとの結論に達した。 2.ゼオライト空孔に固定したCdSe超微粒子の光化学特性ゼオライト空孔内のナトリウムイオンをカドミウムイオンとイオン交換したのちに、セレン化水素処理して、空孔内にCdSe超微粒子を作成した。同一のイオン交換率の場合には、用いたゼオライトの細孔径の小さい場合ほどCdSeの吸収スペクトルのブルーシフトが大きく、大きな量子サイズ効果が認められた。しかし、吸収スペクトルのブルーシフトから見積られるCdSe粒子のサイズはゼオライトの細孔径に比べてはるかに大きく40-60〓であった。メチルビオロゲンならびにブチルビオロゲンを電子メディエータに用いる光触媒反応から光触媒反応に際しては、反応基質はゼオライトの細孔内拡散して浸入し、超微粒子表面に達することが必要であることが明らかになった。