酸化チタン光触媒の可視光応答化と高効率化

• Project/Area Number: 14050095
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kanagawa University
• Principal Investigator: 小早川 紘一 神奈川大学, 工学部, 助手 (40078332)
• Project Period (FY): 2002
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2002)
• Budget Amount: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000); Fiscal Year 2002: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
• Keywords: 酸化チタン / 光触媒 / 窒素ドープ / 可視光応答

Research Abstract

1.尿素を加熱分解したときに生じるアンモニアを窒素源として窒素ドープTiO_2粉末を調製し、その光触媒性能を評価した。
2.より多くの窒素をドープさせることを考え、水酸化チタンの段階で尿素と混合し、加熱した。水酸化チタンに対し、尿素の量を増すと、得られた粉末は白黄色、黄色、赤茶色と変化した。赤茶色を呈した粉末の窒素2pのXPSスペクトルは、Ti-N結合に対応するエネルギーにピークを示し、窒素がドープされたことが示された。白黄色、黄色を呈した試料は窒素ドープ量が少ないと考える。尿素がすべて分解した後も加熱すると、TiO_2粉末試料の色はそれぞれ薄くなり、窒素ドープが窒素原子の格子間侵入である可能性が示された。
3.試料の光触媒活性を、KI水溶液からのヨウ素生成とメタノール水溶液からのホルムアルデヒド生成により評価した。尿素と加熱して得た試料(400℃、混合時の水酸化チタン量は1g)のすべては、可視光(λ>390nm)に応答し、500nmまでの光に応答した。価電子帯の0.8eV上に準位が生成したことが示唆される。ヨウ素生成量、ホルムアルデヒド生成量は、水酸化チタンに対する重量比2まで尿素量にほとんど関係なく、同じであった。この理由については今後の検討課題である。可視光応答によるホルムアルデヒド生成量は、ヨウ素生成量より少なく、新しく生じた準位に生成した正孔の酸化力が弱いことが示唆された。