2010 Fiscal Year Annual Research Report
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20360294
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
松本 祐司 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 准教授 (60302981)
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| Keywords | 酸化物 / 薄膜 / 電気化学 / 光化学 / 表面・界面 |
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| Research Abstract |
本研究課題では、研究代表者が見つけた二酸化チタンヘテロ構造薄膜上での光触媒反応の異常な膜厚・基板・添加物効果を基板-薄膜ヘテロ界面での電荷移動や光吸収プロセスの観点から解明するために、以下の研究内容を通じて、エピタキシャル二酸化チタンヘテロ界面の光電気化学研究を推進することを目的としている。
(1)UHV-電気化学セル(EC)と直結したPLDシステムの開発
(2)種々のヘテロ界面を有するTiO_2エピタキシャル電極を設計し、電気化学特性を評価
(3)TiO_2光触媒の異常な膜厚依存性やV添加効果の起原を解明
平成22年度は、薄膜を作製するパルスレーザー堆積装置に大気暴露せず電気化学測定が可能な電気化学セルを組み込んだ新しいシステムを用いて、二酸化チタン薄膜の成長に伴う酸素欠損量の電気化学的in situ評価を行い、薄膜表面から10nmの深さに渡って、桁以上の酸素欠損量の傾斜が生じていることを明らかにした。一方、大気下での硝酸銀水溶液中での光電気化学反応では、Nbを添加した二酸化チタン(110)単結晶上において、銀の酸化物がエヒタキシャル成長することを見出した。また、V:TiO2/Nb:TiO2ヘテロ電極の光電気化学反応において、光酸化電流が表面V濃度に対して線形に減少することを見出した。これは、Vの不純物ギャップ内準位が、表面までの電子のパスを形成し、アノードバイアスにもかかわらず、表面で還元反応も同時に進行するため、酸化電流と還元電流の差としてみかけのアノード電流が観測されるためであることが分かった。実際、硝酸銀水溶液中では、アノードバイアスで、銀が光析出することを確認した。
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