2019 Fiscal Year Annual Research Report
Slow-photon effects in inverse-opal TiO2 photocatalysis: evaluation by electron spin resonance spectroscopy
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17K06018
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
駒口 健治 広島大学, 工学研究科, 准教授 (80291483)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | フォトニック結晶 / 低速フォトン / 逆オパール構造 / 二酸化チタン / 電子スピン共鳴法 / 光触媒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度は、これまでに培った技術を用いて、低速フォトン（SP）が二酸化チタン（TiO2）のバンドギャップ励起に寄与できる逆オパール（IO）型-TiO2と寄与出来ないIO-TiO2を作成し、高比表面積などの骨格構造に由来する効果とSPによる効果を分離して調査を行った。
ESR法で評価した捕捉電子（O2-またはTi3+）の収量について、TiO2単位面積当たりで比較すると、SP効果が期待できるIO-TiO2はP25（TiO2光触媒の参照試料）よりも少なくなったが、無秩序多孔質TiO2は多くなった。このことから、IO構造は光触反応に有利に寄与することが示唆される。一方、SP効果が期待できるIO-TiO2と期待できないIO-TiO2を比較すると、期待できる方の生成量は1.2～2.1倍多くなり、P25の約3倍となった。この低速フォトン効果は、IO構造作製技術や光の入射角などの条件を整えると、さらに大きくなると期待される。
ESR法で明らかにしたSP効果は、フォトニックバンドギャップの長波長側にSPが現れるIO-TiO2で最も強く現れた。この結果は、フォトニック結晶を形成する２つの材料のうち屈折率の高い方（本系ではTiO2）に由来するSPがPBGの長波長側に現われることと関係している可能性が高い。この結果は理論的予測と一致する興味深い結果であり、さらに高い精度でIO-TiO2を作成して検証する必要がある。
現在、フォトニック結晶の光物性を光学素子などに応用する研究は急増しているが、光化学反応への応用研究は少ない。本研究成果は、TiO2の構造様式を変えるだけで、TiO2光触媒の反応性をさらに向上できる可能性を示した。ただし、化学反応への応用では、フォトニック結晶を高品質かつ精密に作成する技術の確立だけでなく、溶媒の適切な選択も極めて重要である。
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Research Products
(2 results)
