2023 Fiscal Year Annual Research Report
超高速Ｘ線吸収分光による１原子層酸化物担持白金光触媒の光励起電荷移動ダイナミクス
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22KF0009
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
朝倉 清高 北海道大学, 触媒科学研究所, 教授 (60175164)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
CHENG WEIREN 北海道大学, 触媒科学研究所, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Keywords | X線吸収分光 / オペランド / 光触媒 / Pump-Flow-Probe / Pt/CoOOH |
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| Outline of Annual Research Achievements |
半導体特性をもつ酸化物を光により励起し、励起電子が担持したPtへどのように伝導するかをPump-Flow-Probe XAFS（X-ray absorption fine structure)法により調べ、その過程で起きる構造や電子状態の変化を捉えて、励起された電子の伝導メカニズムおよびPtへの電子移行過程を明らかにすることを目的に研究を行った。まず初年度にナノCoOOH（層状構造を有する酸化物半導体）およびシングルアトムPtの合成法を確立し、XAFS法、収差補正STEM(走査電子顕微鏡）法、XPS(X線光電子顕微鏡）、XRD（X線回折）等によりキャラクタリゼーションした結果、CoOOHにPtが一原子状に分散していることを確認した。2年目にむけて、Pump-Flow Probe XAFS装置を作製した。2年目はこの試料と装置を用いて、Pump-Flow Probe XAFS法によるCoOOHからPtへの電子移動過程を追跡した。その結果、CoOOH酸化物半導体からPtへの電子の移動は10μsで起こることを明らかにした。さらに，励起直後にもPtの伝導帯に電子が励起され，それが，数μsで減衰するのが観測された。この一段目の電子が何に由来するかについては，1．遍歴電子に由来する。 2．Ptの直接励起に由来するの2説を提案した。また、犠牲試薬としてメタノールや Na2SO3を添加してPump-Flow-Probe XAFSを測定して、その電子移動速度を調べた。その結果、添加物による影響はほとんど観測されなかった。現在 赤外可視領域の結果とあわせて、電荷移動過程の本質を検討している。本成果は日本化学会の速報誌 Chem.Lettersに報告した。
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