光触媒からの活性酸素種の気相拡散およびその応用

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650877
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 立間 徹 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (90242247)
• Keywords: 光触媒 / 酸化チタン / 活性酸素 / 非接触酸化 / 表面改質 / パターニング / 光電気化学 / 気相反応

Research Abstract

酸化チタン光触媒は、光照射に伴い強い酸化力を示し、ほとんどの有機物を酸化分解できることが知られている。これまで、その分解反応はもっぱら酸化チタン表面における反応と考えられてきた。しかし我々はこれまで、酸化チタン上に生成する活性酸素種は酸化チタン表面上にのみ存在するのではなく、酸化チタンから脱着し、気相中を拡散して、酸化チタンに接触していない有機物を酸化できることを見いだした(非接触酸化反応)。また、この反応により、有機物だけでなく、シリコン、ダイヤ、銀、銅なども酸化できることを示してきた。フォトマスクを利用し、一定領域のみに光を照射することにより、様々な基板に対して非接触酸化反応を行い、その結果をFenton反応やPhoto-Fenton反応の結果と比較したところ、全て一致した。このことから、反応に直接関与しているのは、ヒドロキシラジカルの可能性が高いことがわかった。また、フォトマスクと基板との距離を変化させたところ、距離が100μmの場合でも20μm程度のスケールのパターンを形成できることが分かった。このことから、反応のメカニズムは、光触媒反応により生成した過酸化水素が基板近くまで拡散し、そこで光励起されることによってヒドロキシラジカルに分解され、それにより基板が酸化される可能性が示唆された。この非接触酸化反応を用いて、部分的に光照射して固体表面をパターニングする、光触媒リソグラフィー法を開発した。本法により得られる解像度は、5μmより優れていることが分かった。

Research Products

• [Publications] 大古 善久: "SrTiO_3-WO_3 Photocatalysis Systems with an Energy Storage Ability"Electrochemistry. 70. 460-462 (2002)
• [Publications] 大古 善久: "Degradation of 17b-Estradiol for Reduction of the Estrogenic Activity by TiO_2 Photocatalysis"Environ. Sci. Technol.. 36. 4175-4178 (2002)
• [Publications] 立間 徹: "Energy Storage of TiO_2-WO_3 Photocatalysis Systems in the Gas Phase"Langmuir. 18. 7777-7779 (2002)
• [Publications] 立間 徹: "Remote Patterning of Solid Surfaces by Photocatalytic Lithography Based on the Remote Oxidation Effect of TiO_2"Langmuir. 18. 9632-9634 (2002)
• [Publications] 立間 徹: "非接触酸化反応と光触媒リソグラフィー法"工業材料. 50. 69-72 (2002)
• [Publications] 立間 徹: "光触媒による非接触酸化反応と表面パターニングへの反応"会報光触媒. 8. 6-9 (2002)