層間包接半導体疑似分子の創製と光化学特性評価

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08455403
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 佐藤 次雄 東北大学, 反応化学研究所, 教授 (90091694)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 股 シュウ 東北大学, 反応化学研究所, 助手 (40271994) ; 内田 聡 東北大学, 反応化学研究所, 助手 (60232849)
• Keywords: H_4Nb_6O_<17> / H_2Ti_4O_9 / インターカレーション / CdS / Fe_2O_3 / TiO_2 / 光触媒 / 水の完光分解

Research Abstract

層状化合物H_4Nb_6O_<17>およびH_4Ti:_4O_9の層間へのCdS,Fe_2O_3,TiO_2等の半導体の包接法を確立した。層間に包接された半導体はいずれも厚み1nm以下の超微粒子であったが、量子サイズ効果に基づくバンドギャップの増加はほとんど認められなかった。層間包接半導体は包接していないバルク半導体より優れた光触媒活性を有しており、半導体粒子の凝集あるい結晶欠陥の増加に基づく活性の径時劣化が無く、長時間にわたり初期活性を保持できることがわかった。CdSやFe_2O_3を包接した試料は可視光照射下で光触媒活性を示したが、水を水素と酸素に完全光分解することはできなかった。一方、H_4Nb_6O_<17>およびH_2Ti_4O_9層間にTiO_2を包接したものは、3eV以上のエネルギーの光照射によって水を完全光分解できた。CdSとTiO_2を包接した試料はいずれも375nmのレーザー光照射により蛍光を発生することを見い出し、それらの蛍光減衰曲線をナノ秒オーダーの高速で測定することにより、層間のCdSとTiO_2からホスト層状化合物H_4Nb_6O_<17>およびH_2Ti_4O_9へ1O^6および10^8/secオーダーの高速で電子移動が進行していることを見い出した。

Research Products

• [Publications] K. Kakihana, N. Arima, T. Sato, K. Yoshida and M. Yoshimura: "Highly Active BaTi_4O_9/RuO_2 Photocatalyst by Polynerized Method" Applied Physics Letters. 69. 2053-2055 (1996)
• [Publications] T. Sato, M. Masaki, K. Sato, Y. Fujishiro, and A. Okuwaki: "Photocatalytic Properties of Layered Hydrous Titanate Oxide/CdS-ZnS Nanocomposites Incorporating CdS-ZnS in the Interlayer" Journal of Chemical Technology and Bio Technology. 67. 339-344 (1996)
• [Publications] T. Sato, K. Sato, Y. Fujishiro, T. Yoshioka and A. Okuwaki: "Photocatalytic Reduction of Nitrate to Ammonia Using Layered Hydrous Titanate/Cadmium Sulphide Nanocomposites" Journal of Chemical Technology and BioTechnology. 67. 345-349 (1996)
• [Publications] T. Sato, Y. Yamamoto, Y. Fujishiro and S. Uchida: "Intercalation of Iron Oxide in Layered H_2Ti_4O_9 and H_4Nb_6O_<17> : Visible Light Induced Photocatalytic Properties" Journal of Chemical Society, Faraday Transactions. 92. 5089-5092 (1996)