2018 Fiscal Year Annual Research Report
Fabrication of active photocatalysts in visible light using plasmas
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16K13917
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
梶田 信 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 准教授 (00455297)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | チタン / ヘリウム / エチレン / プラズマ / 光触媒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
タングステン（W）板にヘリウムプラズマを照射し、ナノ構造を形成させた試料表面にRFスパッタリングを用いて酸化チタン(TiO2)薄膜を形成させた。そして、常温下でのエチレンガス分解反応実験を行い、ヘリウムプラズマ照射によって形成されたナノ構造が光触媒活性に及ぼす影響について調査した。
板状タングステンへのヘリウムプラズマ照射は直線型プラズマ生成装置NAGDIS-IIを用いて行った。試料表面温度は約1100 K, 入射イオンエネルギーは65 eV, プラズマ照射量は約1025 m-2の条件で試料にヘリウムプラズマを照射しナノ構造を形成させた。TiO2の薄膜形成にはRFマグネトロンスパッタ装置(島津製作所、HSR-522)を使用した。ターゲットにはチタンを使用し、Arガス1.0 Pa, 放電電力100 Wの条件下で膜厚が25-100 nmになるように付着させた後、試料を大気下で加熱酸化させた。試料の表面観察は走査型電子顕微鏡(SEM)を使用した。
TiO2光触媒の活性評価はエチレンガス分解を用いて評価した。エチレンガスの濃度は約50 ppmであり、ガスクロマトグラフによって計測した。光源には300 Wキセノンランプを使用し、コールドミラーを用いて紫外光照射下において実験を行った。
スパッタリングおよび加熱を実施した後も、タングステン表面にの繊維状ナノ構造が維持されていることを確認した。酸化温度を上げることで分解率が増加し、873 Kで加熱した条件において最もエチレンガスを分解することを確認した。これは加熱により、薄膜の結晶性が向上したことに由来すると思われる。また、未照射Wに付着させた試料と比べ、ナノ構造W上に付着させた薄膜の方が活性が向上した。これはナノ構造の形成によって表面積が増加したことが原因と考えられる。
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