2012 Fiscal Year Annual Research Report
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23360360
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| Research Institution | Toyota Technological Institute |
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Principal Investigator |
山方 啓 豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60321915)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 可視光応答型光触媒 / 光励起キャリアー / 再結合速度 / 電荷移動速度 / 時間分解赤外分光 |
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| Research Abstract |
金属酸化物光触媒に遷移金属をドープすると、可視光を用いて光触媒反応が進行するようになる。しかし、紫外光照射による活性は、ドープする前よりも低下することが問題となっている。昨年度までの研究により、この活性の低下は、ドープした遷移金属により再結合が促進されたのでは無く、遷移金属をドープすることで伝導帯の下にトラップ準位が形成され、光励起電子がそこに捕捉され光励起電子の反応活性が低下するためであることを明らかにしてきた。
本年度は、この可視光応答型光触媒に、深いトラップ準位を持たない異種半導体を接合することで、電子の反応活性を低下させない工夫を試みた。ここでは、SrTiO3にNiとTaをドープし、これにアナターゼ型のTiO2を接合させた。そして、この接合した光触媒を用いて、可視光による酢酸分解反応を調べた。その結果、TiO2を10wt%、30wt%と担持すると、可視光を照射して生成する二酸化炭素の量が増加した。しかし、担持量が50wt%に達すると活性は急落し、酸化チタンを担持しない場合よりも低くなった。次に、焼成温度を上げてTiO2の結晶性依存性を調べた。いずれの場合も担持量が30wt%のとき最も高い活性を示した。この時400-700℃までは活性に大きな違いはなく、900℃以上で焼成すると、活性が低下する傾向が見られた。XRDを用いてTiO2の結晶構造を調べたところ、900℃以上ではアナターゼがルチルに相転移を起こすことが分かった。したがって、接合するTiO2はルチルよりアナターゼの方が活性が高いことが分かった。
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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
深いトラップ準位を持たないTiO2を可視光型光触媒に接合することで、光励起電子の反応活性の低下を防ぐことに成功した。そして、酢酸の分解反応に対しては、反応活性を向上させることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
TiO2を可視光型光触媒に接合することで、酢酸の分解反応の活性は向上したが、水の分解反応の活性は逆に低下することが分かった。これは、助触媒として担持するPtの担持方法に問題があるためであると考えている。そこで、今年度は、異種半導体表面に選択的にPtを担持する方法を開発し、水素発生の活性を向上させる。
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