2007 Fiscal Year Annual Research Report
自己組織化したナノ構造を持つ光触媒酸化チタン薄膜における電荷移動と光蓄電性
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18560022
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
堀江 雄二 Kagoshima University, 工学部, 准教授 (50201760)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野見山 輝明 鹿児島大学, 工学部, 助教 (60274859)
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| Keywords | 光蓄電池 / 酸化チタン / プラズマエッチング / 自己組織化 / 光電変換 / 光触媒 |
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| Research Abstract |
光蓄電池は単一電極で光電変換と蓄電の行えるデバイスであり,外部充電回路等が不要なことから,小型の独立補助電源などへの応用が期待されている.しかし,光励起電圧に上限があるため,従来の二次電池のように効率的な蓄電をさせることが困難であり,克服すべき課題となっている.
本研究ではまず,水素プラズマ処理と光電気化学エッチングにより,自己組織化した酸化チタン薄膜表面にミクロな低エネルギー蓄電サイトを作ることで,薄膜中で光励起されたキャリアを,電解液中のリチウムイオンを取り込む蓄電へ効率的に結びつけることをねらった.その結果,エッチングにより表面に酸素欠損が生じたものは光励起キャリアの再結合確率が増えることにより,光起電力および光蓄電量が減少したが,酸素欠損を伴わないエッチングでは光蓄電量の急激な増加を示すものがあった.もともと比表面積の小さい薄膜で得られた現象であるので,多孔膜等で同様の処理を行うことで,相乗的な効果が見込めることを示した.
一方,大気圧化学気相蒸着法において,外部電界と紫外光により励起し結晶成長させ,自己組織化した樹状結晶の表面に高光活性化サイトを露出させることにより,光蓄電の高効率化をねらった.この方法によって結晶形状の制御が可能であることが分かったが,形状の変化はわずかで必ずしも光蓄電量の向上には結びつかなかった.さらに励起エネルギーを上げるなどの方策が必要である.
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