2022 Fiscal Year Research-status Report
Enhancement of photocatalytic activity by utilizing mesopore-driven crystal lattice distortion
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21K05233
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
鈴木 孝宗 東京理科大学, 研究推進機構総合研究院, 講師 (10595888)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 多孔体 / 薄膜 / 光触媒 / 結晶格子歪み / ゾル－ゲル法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、メソ細孔がもたらす結晶格子歪みを活用して細孔骨格内に電位勾配ならびに自発分極を誘発し、電子ー正孔対の解離ならびに光キャリア移動を促進することで、光触媒活性を向上させることを目的としている。
はじめに、アナターゼ型の疑似単結晶骨格を有するメソ多孔性酸化チタン薄膜と、最表面に露出している結晶方位面が等しい無孔性単結晶を準備し、それぞれの光触媒活性をメチレンブルー(MB)の分解試験より評価した。光触媒反応により分解したMB量を暗状態でのMB吸着量で規格化したところ、メソ多孔性薄膜は無孔性単結晶より優れた光触媒活性を示した。このことから、メソ細孔の導入により反応面積の増加以上の効果がもたらされていることが明らかとなった。
次いで、実際にメソ多孔性薄膜に結晶格子歪みがもたらされているか調べるため、薄膜XRD測定より格子定数を算出した。その結果、多孔体化によりa軸、b軸方向には0.16%の引張歪み、c軸方向には0.57%の圧縮歪みがもたらされていることが明らかとなった。その一方で第一原理計算より、アナターゼ型酸化チタンの結晶格子をこのように歪ませても、自発分極は誘発されないと算出された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
申請時に推測した通り、メソ多孔体化により酸化チタン薄膜の光触媒活性が向上すること、また、異方的な結晶格子歪みがもたらされていることが明らかとなったため。
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| Strategy for Future Research Activity |
結晶格子歪みによる自発分極の誘発が報告されているチタン酸ストロンチウムに対象を変え、メソ多孔体薄膜における光触媒活性と結晶格子歪み、自発分極との関連性を明らかにしていく。
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| Causes of Carryover |
計上していた依頼分析料は別予算から捻出した。また、ハイブリッド開催の学会にはオンラインで参加し、現地開催の学会は所属先が会場であったため、これらに参加するための旅費が不要であった。次年度も学会のオンライン化・ハイブリッド化により旅費が不要になった場合は、設備費や消耗品に充てる。
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