2009 Fiscal Year Annual Research Report
低温プラズマ表面ナノ構造制御による高感度可視光応答性を示す新規複合化光触媒の創製
| Project/Area Number |
20360338
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| Research Institution | Kitakyushu National College of Technology |
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Principal Investigator |
山田 憲二 Kitakyushu National College of Technology, 物質化学工学科, 教授 (80101179)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松嶋 茂憲 北九州工業高等専門学校, 物質化学工学科, 教授 (80229476)
中村 裕之 北九州工業高等専門学校, 総合科学科, 教授 (70172434)
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| Keywords | 低温プラズマ / 光触媒 / 可視光 / 表面 / ナノ構造 / ドーピング |
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| Research Abstract |
光酸化系半導体と光還元系半導体を複合化することにより、可視光による二段励起が可能となる高感度光触媒を創製することを目的として、候補となる半導体のバンド構造制御の検討、及び光酸化系半導体/光還元系半導体複合化光触媒薄膜・微粒子の開発研究を行い、以下の成果を得た。
1.半導体のバンド構造制御 マグネトロン窒素プラズマ処理により、Nbドープ及びZrドープTiO_2微粒子薄膜への窒素ドーピングにより、それぞれ長波長光吸収が認められバンドギャップの狭窄化が起こることを明らかにした。フラットバンド電位は窒素プラズマ処理後も殆ど変化しないことから、窒素ドーピングにより価電子帯準位のネガティブシフトが起こると考えられる。
2.複合化光触媒薄膜 TiO_2微粒子薄膜表面にアセチルアセトナト銅によるプラズマCVD層を形成させることができた。空気雰囲気熱処理前後のプラズマCVD層にはCu含有が認められ、TiO_2への炭素ドーピングは起こらないことを明らかにした。プラズマCVD層形成TiO_2微粒子薄膜は熱処理することで、可視光吸収が顕著となり可視光応答性が増大することを明らかにした。プラズマCVD層形成後の吸収端は500nm付近にあることから、TiO_2の価電子帯からプラズマCVD層のCu(II)への界面電荷移動が起こると考えられる。またトリフェニルビスムチンによるプラズマCVDによりBi含有層が形成できたことより、Cu-Bi酸化物層を形成できる見通しを得た。
3.複合化光触媒微粒子 ペンタエトキシタンタル/窒素混合ガスによるプラズマCVD層をSiO_2微粒子表面に形成させ、373Kの窒素雰囲気熱処理により、可視光応答性が発現することを確認した。SiO_2の替わりに窒素ドープしたNbドープTiO_2微粒子を用いることにより、可視光による二段励起を起こす可能性が考えられる。
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[Journal Article]2010
Author(s)
Kenji Yamada
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Journal Title
Handbook of Photocatalysts : Preparation, Structure and Applications(Chapter 6 : Photocatalytic Activity of Plasma-Surface-Modified TiO_2 Films and Particles under Visible Light)(Nova Science Publishers, Inc.)
Pages: 239-275
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