2023 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanism of charge recombination in TiO2 photocatalysts studied by multi-functional transient absorption technique
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20H02699
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
加藤 隆二 日本大学, 工学部, 教授 (60204509)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
四方 潤一 日本大学, 工学部, 教授 (50302237)
関 和彦 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 上級主任研究員 (60344115)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 酸化チタン / 過渡吸収 / 電荷再結合 / マイクロ波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は下記の①から③について検討を行った。
①「電荷再結合反応に対する吸着酸素の効果」一昨年度に見出した吸着酸素の効果について論文にまとめ、J.Phys.Chem.Cに投稿していたところ、いくつかの審査意見に対して回答を行い、修正稿が受理された。また、これまで透過型の光学配置であったが、市販の粉状光触媒の計測を可能とするため、拡散反射光学系を導入し、その最適化によって吸光度として10^-5を計測できる高感度拡散反射過渡吸収分光計を構築することができた。申請者の知る限り、ナノ秒の時間分解能の装置としては最も感度が高いものである。この装置を用いて種々の酸化チタン粉末について電荷再結合速度を計測した。微弱励起条件において再結合速度が励起光強度に依存しない現象を見出した。これは酸化チタン中に残存している電子との再結合が優勢になると考えることで説明できる。この結果について現在論文をまとめている。
②「マイクロ波過渡吸収装置の改良」アルコールは酸化チタン中の正孔と効率よく反応を起こす。そこでアルコール存在下でのマイクロ波過渡吸収装置の計測を進め、反応の収率評価を行うことができた。
③「発光計測」過渡吸収と相補的な情報を得ることができる発光測定も併せて行っている。すでに信頼できるスペクトルと発光収率については論文発表しており、本年度は時間分解分光について系統的な計測を行った。具体的にはピコ秒からマイクロ秒まで計測可能な発光分光計を構築し、5種類の市販の酸化チタンについて計測した。アナターゼ酸化チタンについて励起子の発光であることを突き止め、発光収率の粒径依存性の理論モデルと併せてJ.Chem.Physに投稿し、受理された。ルチル酸化チタンについても興味深い発光挙動が観測されており、発光機構について検討中である。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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