スピノーダル相分離構造を有する湿式太陽電池用チタニア薄膜電極の作製

• Project/Area Number: 04F04651
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 外国
• Research Field: Functional materials chemistry
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 横尾 俊信 京都大学, 化学研究所, 教授
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): YAO Jianxi 京都大学, 化学研究所, 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2004: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: TiO2 / 光重合誘起相分離 / 自己組織化 / 光触媒 / グレーティング

Research Abstract

本研究では、TiO2ゾルとモノマーの共存した薄膜を作製し、紫外線の照射により光重合誘起相分離(PIPS)が生じ、自己組織的にTiO2薄膜を作製した。
出発原料としてチタンイソプロポキシド(Ti(OC_3H^i_7)_4)、アクリルアミド、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート(PM)、ジメチルホルムアミド、エタノール、硝酸を用いた。ディップコーティング法により薄膜を作製し、高圧水銀ランプ(λ=350nm^〜450nm,30mw/cm^2)と低圧水銀ランプ(λ=256nm,0.19mw/cm^2)を照射することにより、光重合誘起相分離によるTiO2-ポリマー共存膜を得た。得られた膜を500℃で熱処理した。
TiO2のゲル化が相分離よりも遅い場合に、相分離由来の構造が現れることがわかった。ゲル化を支配する溶媒の蒸発を抑制すると、相分離由来の構造が得られる。PVPを用いることにより、蒸発速度を抑えることができ、膜構造を制御することに成功した。
アクリルアミドを出発原料として用いた場合、2次元的なスピノーダル相分離構造が得られることがわかった。SEM観察によりドメインサイズは7μm、AFM観察により360nmの空孔が存在することがわかった。一方、PMを出発原料として用いた場合、3次元的な相分離構造が得られることがわかった。
これらの構造は比表面積が大きいことから、光触媒への応用が期待され、現在検討を始めている。