2023 Fiscal Year Annual Research Report
Broadband plasmon-induced charge separation and hydrogen generation dynamics
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21H02051
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
古部 昭広 徳島大学, ポストLEDフォトニクス研究所, 教授 (30357933)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 光触媒 / プラズモン / 電荷分離 / ダイナミクス / 半導体薄膜 / ナノ材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
可視~近赤外光を効率よく吸収する金ナノ構造配列体と電子アクセプター半導体である酸化チタンや遷移金属ダイカルコゲナイド(TMDC)2次元材料を積層したプラズモン誘起電荷分離システムを作製し、フェムト秒過渡吸収分光法によるキャリアダイナミクスの解明を行うことが第1の目的である。さらに、水素発生助触媒への電子移動ダイナミクス、それに続く水素バブルダイナミクスの定量的評価を初めて実現することが第2の目的である。特に電子アクセプター層のナノ薄膜化によりこれまで量子効率が低いままであったエネルギー変換効率の飛躍的上昇を目指す。
2023年度は、金ナノ粒子配列体を配置したガラス基板上に膜厚範囲10~100 nmの異なる酸化チタン薄膜を、前年度までより細かい膜厚間隔で多数作製した。さらにその上に白金助触媒を蒸着した試料の作製に成功した。可視域全体を強く吸収する光学応答を示した。
キャリアダイナミクスの評価のためにフェムト秒過渡吸収分光法で伝導電子の生成・減衰過程を解析する計画であったが2021年度に発生した装置トラブルの影響で実施出来なかった。代わりに活性酸素検出色素を用いて、可視光下光触媒性能の酸化チタン膜厚依存性を定量評価した。最小膜厚10 nmの時に、最も高い活性が得られ、ナノ薄膜効果を検証できた。ナノ領域における伝導電子拡散ダイナミクスの数値シミュレーションでその裏付けも出来た。
金ナノ粒子とTMDC材料の硫化タングステンナノシートの複合材料における電荷分離再結合ダイナミクスに関して新たな解析を加え招待講演を含む学会発表を複数回行った。
フェムト秒過渡吸収測定装置の開発については、2022年度に導入された新しい増幅フェムト秒ファイバーレーザー光源に対応する計測制御装システムの開発を進めた。
白金助触媒を経た水分解による水素発生ダイナミクスの解明は今後の課題とする。
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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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