2016 Fiscal Year Research-status Report
可視応答光触媒のフェムト秒拡散反射分光：キャリア挙動追跡による反応機構の解明
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15K17921
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| Research Institution | Toyota Central R&D Lab., Inc. |
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Principal Investigator |
山中 健一 株式会社豊田中央研究所, 稲垣特別研究室, － (40418455)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 光触媒 / 酸化タンタル / 窒化 / フェムト秒 / 過渡吸収 / 拡散反射 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
エネルギー・環境問題の解決に向けて，可視光応答光触媒を用いた水分解の研究が盛んである．酸化タンタル（Ta2O5）のOをNに置換した半導体光触媒（NドープTa2O5，TaON，Ta3N5）はそのひとつであるが，合成過程で生じた欠陥サイトが触媒活性を低減させてしまうことが課題であった．そこで本研究では，フェムト秒拡散反射分光法で光触媒粉末の過渡吸収を測定し，可視光応答化のための窒化処理が光励起キャリア初期過程に与える影響を解明することを目的とした．本年度は昨年度までに構築した測定装置を用い，以下の知見を得た．
１、フェムト秒拡散反射分光法の観測波長を1000 nmまで拡張し，NドープTa2O5に適用した．600 nmを中心とするブロードな吸収帯に加え，820-1000 nmに長波長ほど強度が高くなる吸収帯が観測された．
２、NドープTa2O5を電子供与体であるトリエタノールアミン存在下で光照射して正孔を消費した後の吸収スペクトルを測定したところ，600 nmを中心とするブロードな吸収帯が観測された．この結果から，過渡吸収スペクトルで観測された600nmの吸収帯は電子に，820-1000 nmは正孔に由来することが分かった．
３、NドープTa2O5のナノ秒拡散反射分光測定を行い，ナノ秒からミリ秒におけるキャリア挙動を調べた．キャリア再結合の速度はNドープ前後でほとんど同じであること，また励起波長にほとんど依存しないことが分かった．
４、Ta3N5のフェムト秒拡散反射分光測定を試みた．石英セルにTa3N5粉末を詰めた状態ではTa3N5によるプローブ光の吸収が大きいため，高感度測定が難しいことが分かった．そこで，硫酸バリウムで5wt%に希釈したところ，十分なSN比のスペクトルを得ることができた．今後も希釈系を試料とし，キャリア初期過程に励起波長依存性があるのか調べる計画である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
フェムト秒レーザー分光システムの故障が相次ぎ，その修理でスケジュールがタイトになったが，予定していた実験は概ね実施できた．一方，予定していた論文発表に至らなかった．
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| Strategy for Future Research Activity |
１、引き続きTa3N5希釈系の測定を行う．キャリア挙動が励起波長に依存するのではないかと考えており，確かめる．
２、NドープTa2O5のキャリア初期過程における励起波長依存性をまとめ，論文として発表する．
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Research Products
(2 results)
