| 研究課題/領域番号 |
16350114
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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 |
無機工業材料
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
中戸 義禮 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (70029502)
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| 研究分担者 |
今西 哲士 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助教授 (60304036)
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| 研究期間 (年度) |
2004 – 2005
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| 研究課題ステータス |
完了 (2005年度)
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| 配分額 *注記 |
16,100千円 (直接経費: 16,100千円)
2005年度: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
2004年度: 13,100千円 (直接経費: 13,100千円)
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| キーワード | 太陽エネルギー / 光触媒 / 金属酸化物 / ナノ粒子 / フォトルミネッセンス / 反応機構 / 酸素発生 / 表面構造制御 / 表面分光法 |
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| 研究概要 |
本研究では、TiO_2や類似の金属酸化物からなる光触媒について、太陽光水分解および有害有機物質の光分解の高効率化を目的として、表面光反応の機構の解明ならびに新規の高活性金属酸化物の開拓の面から研究を行った。まず、n-TiO_2(ルチル)単結晶(100)および(110)面について、HFエッチングと550℃アニールの方法により原子レベルで平坦な表面を作製することに成功し、これを用いて、フラットバンド電位(U_<FB>)や水の光酸化反応の前駆体(surface-trapped hole, s.t.h.)から発するフォトルミネッセンス(PL)に顕著な面差が現れることを世界で初めて明らかにした。また原子レベルで平坦化したTiO_2表面上で水の光分解反応を進行させると、(100)、(110)面のどちらにおいても、表面構造に原子レベルの乱れが生じ、これに伴ってPL強度が減少し、しかもこの減少が照射光強度を高くするほど速くなることを明らかにした。これらの結果はすべて、我々がこれまでに提案してきた「TiO_2上の水の光酸化反応は表面捕捉正孔(Lewis acid)に対する水(Lewis base)の求核的攻撃」によって開始されるという新しい機構によって合理的に説明され、この機構を強く支持した。この成功を踏まえて、NドープTiO_2やTaONなどの可視光応答性の含窒素金属酸化物上での水の光酸化の機構を調べ、これらの反応もTiO_2と同じ機構で進むことを明らかにした。さらに、可視光応答性の新規の金属酸化物光触媒の開拓についても研究を進め、BiMVO_6(M=Zn_2,Cu_2, or Ti)で表される複合金属酸化物が従来から高活性といわれているBiVO_4などより高い活性を示すことを見出した。
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