| 研究課題/領域番号 |
11450306
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
触媒・化学プロセス
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| 研究機関 | 岡崎国立共同研究機構 (2001)
山梨大学 (1999-2000) |
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研究代表者 |
小宮山 政晴 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 教授 (60150257)
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| 研究分担者 |
島口 たけみ 山梨大学, 教育人間科学部, 教務員 (40242622)
入山 裕 山梨大学, 教育人間科学部, 助教授 (90252006)
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| 研究期間 (年度) |
1999 – 2001
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| 研究課題ステータス |
完了 (2001年度)
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| 配分額 *注記 |
10,600千円 (直接経費: 10,600千円)
2001年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
2000年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
1999年度: 7,700千円 (直接経費: 7,700千円)
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| キーワード | 走査型トンネル顕微鏡 / STM / 光触媒 / 酸化チタン / (110)面 / 光査型トンネル顕微鏡 / 空間分解分光法 / 光励起 / トンネル発光 |
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| 研究概要 |
固体触媒表面において生起する光触媒化学反応は、光照射によって惹起される固体光触媒バルクおよび表面での電子励起と、それに引き続く不均一触媒化学反応により構成されている。前者は通常、周期境界条件を仮定する、いわゆるバンドモデルで説明され、一方それに引き続く後者の不均一触媒化学反応は、個々の反応分子と吸着サイトならびに反応活性サイトとの相互作用に強く依存する、すぐれて局所的な現象である。空間的には両極端を想定するこの両プロセスを包含した固体光触媒反応の統合的理解には、光による電子励起過程とその後の物理プロセスの原子レベルでの局所挙動に関する解明が必要不可欠である。
ここでは、空間分解能の非常に高い走査型トンネル顕微鏡(STM)に分光機能を付加した空間分解分光法により、不均一系固体光触媒の局所構造ならびにそこにおける電子状態を原子レベルで観察し、その光触媒活性を局所構造と局所電子状態から解明して、固体光触媒表面における光触媒化学反応を局所的に原子レベルで理解することを目的として研究を行ない、以下の結果を得た。
1.走査型トンネル顕微鏡(STM)の探針-試料接合部分に紫外(UV)光を照射できるような配置のSTMヘッドを製作し、これを超高真空(UHV)チャンバに組み込んだ光UHV-STM装置を試作した。
2.この光UHV-STM装置を用いて、酸化チタン(TiO_2)単結晶(110)表面のUV光応答特性をUV光照射時と非照射時のSTM像の比較から検討した。
3.TiO_2(110)表面の清浄化手法として、UV光照射が有効であることを見出した。
4.UV光照射下によりTiO_2(110)表面には、STMで観察される光触媒表面形状が変化する領域のあることが見出された。この領域の大きさはナノメートルオーダーであり、島構造の狭隘部など特殊な表面構造の部分に局在した。この現象を励起電子または空孔が特殊な表面構造部分に蓄積した結果であると解釈した。
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