2015 Fiscal Year Annual Research Report
気相成長自己組織化複合ナノ構造を有する可視光応答型光触媒の創製
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25390034
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| Research Institution | Anan National College of Technology |
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Principal Investigator |
吉田 岳人 阿南工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (20370033)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
梅津 郁朗 甲南大学, 理工学部, 教授 (30203582)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | パルスレーザーアブレーション法 / 気相成長 / 非熱平衡 / ナノ結晶 / 複合ナノ構造 / 自己組織化 / 光触媒 / 電荷分離 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
初年度・中間年度（H25-26年度）までに，1) 反応性雰囲気ガスの圧力を調整し，主触媒TiO2ナノ結晶の2次凝集構造を制御することで，カリフラワー構造に加えてウッブ構造を自己組織化発現させえること，2)光吸収による光学密度評価から，ウッブ構造はカリフラワー構造より高いポロシティーを有していること，3)紫外光励起による光触媒活性評価から，ウッブ構造はカリフラワー構造に比較して，質量膜厚で規格化した際の活性が3－4倍高くこれが批評面積の差から説明できること，を検証してきた。最終年度（H27年度）は，ウッブ構造を自己組織化発現に関してさらに調査・考察し，気相パルスレーザーアブレーション法によるこの構造の発現が，酸化物に多く認められ，金属や半導体のナノ結晶の2次凝集構造としては，観測例が見られないことから，気相で形成され始めた2次凝集体の誘電分極による静電引力・斥力が関与するモデルを考案した。現時点では粗いモデルであるが，今後はこの仮説に沿って，検証を進める方針である。
一方，中間年度（H26年度）の最終月に薄膜状のTiO2ナノ結晶薄膜表面に，真空蒸着と電気炉アニールにより担持されたAuナノ粒子を有する系で，可視光励起（490-500nm）による光触媒活性も確認した。最終年度（H27年度）は，この現象が表面担持Auナノ粒子の局在表面プラズモン共鳴吸収による，主触媒TiO2ナノ結晶薄膜中の電子-正孔対生成のブースト効果であることを検証した。また，表面担持Auナノ粒子をも，気相パルスレーザーアブレーション法で生成することで，主触媒TiO2ナノ結晶薄膜との同一プロセス多層堆積での形成を可能とした。また，気相パルスレーザーアブレーション法で生成した表面担持Auナノ粒子への熱処理を調整することで，Auナノ粒子特有の局在表面プラズモン共鳴吸収が発現するプロセス法も構築した。
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