量子サイズ効果を有する半導体超微粒子の光化学特性とその応用

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03453089
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 米山 宏 大阪大学, 工学部, 教授 (80029082)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井上 博史 大阪大学, 工学部, 助手 (00213174) ; 内田 裕之 大阪大学, 工学部, 講師 (20127434)
• Keywords: 半導体超微粒子 / 量子サイズ効果 / 蛍光特性 / 光触媒 / 表面修飾 / 硫化カドミウム / 硫化鉛 / 硫化亜鉛

Research Abstract

1.半導体超微粒子の蛍光特性とその制御
化合物半導体超微粒子の蛍光特性を検討する目的で、イオン導電性ポリマ-・ポリエチレンオキシド(PBO)にCd^<2+>イオンを取り込ませ、硫化水素と反応させることにより粒径約34ÅのCds超微粒子を合成した。Cds/PEOコロイド溶液にCd^<2+>,Ni^<2+>イオンを添加すると無輜射再結合がブロックされ、バンドギャップ蛍光と欠陥蛍光の強度が増加した。一方、CdS/PEO膜はS^<2->欠陥による強い蛍光を発し、Ni|CdS/PEO|AgBr|Agなる固体セルに通電して膜中のイオン雰囲気を変化させることにより、蛍光強度を増加させることができた。
2.表面を化学修飾した半導体超微粒子の光化学特性
安定かつ均一サイズの半導体超微粒子を得るために、表面をpーメルカプトフェノ-ル(PMP)で化学修飾したPbS超微粒子コロイドを合成した。このPbS超微粒子は顕著な量子サイズ効果を示し、合成時のPb^<2+>/PMP比を変えることにより、粒径をほぼ一定に保ったまま表面構造を制御できることを明らかにした。表面をPMPで密に修飾した超微粒子は凝集しにくく、メチルビオロゲンへの光電荷移動反応においては他の添加イオンの妨害を受けにくいことが判明した。
3.半導体超微粒子の光触媒活性
半導体超微粒子の粒径制御と安定化に対して有効な表面修飾剤の光触媒活性に及ぼす影響を調べるため、逆ミセル中で粒径を制御したあと表面をアルカンチオ-ル化学修飾したZnS超微粒子を調製し、光電荷移動速度をアルキル鎖長を変えて測定した。修飾剤のアルキル鎖長を変えても粒径はほぼ同じであるが、ビオロゲンへの光電荷移動速度は鎖長が長いほど遅くなり、超微粒子表面から表面修飾層を介してのトンネル電子移動過程によって速度が支配されていることを明らかにした。

Research Products

• [Publications] Hiroyuki UCHIDA: "Photochemical Properties of CdS Microcrystals Prepared in Poly(ethlene oxide)." Denki Kagaku.
• [Publications] Hiroshi YONEYAMA: "Photochemical Properties of PbS Microcrystals Capped with pーMercaptophenol"
• [Publications] Hiroshi INOUE: "Photoinduced Electron Transfer Reaction on The Alkanethiolーcapped ZnS Microcrystallites"