2016 Fiscal Year Research-status Report
気相パルスレーザーアブレーション法による複合プラズモニック可視光応答光触媒の創製
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16K04905
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| Research Institution | Anan National College of Technology |
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Principal Investigator |
吉田 岳人 阿南工業高等専門学校, 創造技術工学科, 教授 (20370033)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
原口 雅宣 徳島大学, 大学院理工学研究部, 教授 (20198906)
梅津 郁朗 甲南大学, 理工学部, 教授 (30203582)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | パルスレーザーアブレーション / 気相反応 / ナノ結晶 / ナノ粒子 / ナノ構造体 / 光電子機能 / 光触媒活性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本初年度は，気相パルスレーザーアブレーション（PLA）法によるTiO2薄膜上へ，Auナノ粒子を担時する際に，PLA法と電気炉アニール（FA）法を併用することで，これまでの真空蒸着法とFA法の併用よりも，粒径分布幅を格段に小さくすることに成功した（規格化標準偏差として40%の減少）．
また主触媒であるTiO2薄膜の光学特性評価（光透過測定）を詳細に行い，1)透過領域では干渉縞が観測されることから，平坦な薄膜であること，2)干渉縞の間隔から既知のアナターセに一致する屈折率を持つこと，3)半導体としての明確な吸収端構造を持ち，バンドギャップ幅はこれも既知のアナターセの値に一致すること，が判明した．
さらに，上述の気相PLA法によるAuナノ粒子担持TiO2薄膜系に関して，紫外光（360nm）励起の光触媒活性に注目して評価した結果（メチレンブルー（MB）分解法），紫外光領域でも光触媒活性の増強を確認することができた．この効果はAuナノ粒子の被覆率に敏感に影響されること，及び最大でTiO2薄膜単独の約2倍の光触媒活性が実現できることが判明した．励起光照射時間に対するMB分解のレートは，ラングミュア-ヒンシェルウッドモデルにフィッティングできることもわかった．ちなみにTiO2薄膜の結晶構造はアナターセに統一している．
この紫外域光触媒活性増強効果に関して，TiO2薄膜からAuナノ粒子への界面電子転送による，電荷分離促進の観点から解析を開始している．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初目的である局在表面プラズモン共鳴周波数の異なる複数金属ナノ粒子の担持とその特性評価に着手できていない．研究分担者とともに，Niナノ粒子などAu以外の金属ナノ子の作製法開発は進めている．
また同じく当初目的である可視光応答性の評価があまり進んでいない．これはMBが可視光照射において直接分解してしまうため詳細な評価には適さないためである．現在このような効果を排除するため，気相での光触媒活性を評価できる機密セルの試作を行った．
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| Strategy for Future Research Activity |
Au以外の金属ナノ粒子としては，これらのLSPR帯域がAuより短波長のAgなどの低分散堆積法を開発する．
より詳細な可視光応答特性評価法としては，【現在までの進捗状況】で述べた気相反応評価用機密セルを用いて，可視光照射による直接分解の影響がない，アセトアルデヒドの分解などにより，光触媒活性の評価を進めてゆく予定である．
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| Causes of Carryover |
【研究実績の概要】にて報告したとおり，本研究ではAu以外の金属（LSPR帯域が異なるもの）を複数使用する予定であるが，現状まだAuナノ粒子のみに留まっている．そのため異種金属ナノ粒子の母材となるターゲットの作製・購入を行わなかったため，平成28年度としては残金（次年度使用額）が生じることとなった．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
Au以外の金属（LSPR帯域がAuと異なるもの）の高純度ターゲットの購入に資する予定である．具体的金属としては，AgあるいはAlを調査・検討中である．
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