2020 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of PL mechanism in Ag zeolite, which is a fluorescent substance that does not contain rare earth elements
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17K05026
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| Research Institution | Hirosaki University |
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Principal Investigator |
鈴木 裕史 弘前大学, 理工学研究科, 准教授 (50236022)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮永 崇史 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (70209922)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ゼオライト / フォトルミネッセンス / Agクラスター / XAFS / レアアースフリー / IR吸収スペクトル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は以下の２点を解明するため研究を行った。
１：これまでは励起光として405nmを主に用いてきたが、より広範囲の励起光を用い、新たな発光種を探索した。本申請で購入した蛍光分光器を用い、励起光として220-600nmを連続的に照射したところ、これまで405nm励起で観測されていた蛍光は、A型ではサブバンドでありX, Y型ではメインバンドの裾野であることが判明した。メインバンドはA, X, Yそれぞれで530, 510, 460nmであり、励起波長はおよそ250-350nmであった。この励起波長帯は人体に最も悪影響を与える紅斑紫外線領域とほぼ一致している。加熱処理温度依存性も調査し、最大強度の蛍光が得られるのは加熱時間が3時間の場合A, X, Yそれぞれ400℃, 500℃, 700℃であった。
２： AgクラスターとPL発光の関係を明らかにするため、真空中でAgクラスターが形成されることを利用し、大気中－真空中－大気中の連続する過程において同時時間分解PL＆XAFSオペランド測定を時間分解能1分で行った。その結果、Ag形X型ゼオライトにおける発光種はAgペアが準安定状態に位置することでゼオライト骨格が発光している可能性が高いことを提案した。
Ag形ゼオライトは、加熱温度によって得られるPLの強度と波長が変化点に着目し実験を行った。Agの位置変化をゼオライトの骨格振動の変化から調査するため、XAFS測定に加えIR測定を行った。その結果、Agの僅かな位置の変化とPL強度変化が対応していることが示された。またXAFS測定との比較により、Agクラスターではなく、その形成と崩壊によるAgの位置変化がPLに関係している結果が得られた。この結果から、Ag形ゼオライトのPLは、Agの僅かな位置の変化に起因し、その位置によって異なるPLを発現すると解明した。
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