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可視光応答型光触媒の活性種の電子構造とダイナミクスに関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 17029007
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東北大学

研究代表者

手老 省三  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (80111318)

研究期間 (年度) 2005 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
4,800千円 (直接経費: 4,800千円)
2006年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
2005年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
キーワード解析・評価 / 化学物理 / 触媒・化学プロセス / 大気汚染防止・浄化 / 光物性 / 光触媒 / 酸化チタン / 窒素ドープ / 可視光 / メカノケミカル / 電荷分離
研究概要

メカノケミカル法によって調整した窒素ドープZnOは抗菌性があることが明らかになったことから、この系について光誘起電荷分離によって生成する常磁性サイトの検討を行った。まず、種々の試料処理条件下で観測される常磁性種についての帰属を行った。市販品ZnO粉末には弱い信号(g=1.960)が観測され、電子の捕捉サイトであるshallow donorに帰属された。尿素を加えないでメカノケミカル処理を行うと2種類の信号が新たに出現し、O_2^-とZnが抜けた欠陥(V_<zn>)に帰属される。この試料をさらに焼成処理(400℃,1h)することにより、O_2^-信号は消失し、V_<zn>とshallow donorが残る。これに対し、尿素を加えてメカノケミカル処理後、さらに焼成処理を加えた試料では、ブロードな信号が出現し、超微細分裂から窒素由来のサイトであり、2つの等価な窒素が存在することが明らかとなった。この信号はN_2^-と帰属され、極低温(20K以下)では大きな変化を示し、極低温において結晶格子内でN_2^-の運動が凍結されたことによると考えられる。
尿素を加えてメカノケミカル処理して調整したN-ZnOは黄色を呈し、600nm付近まで吸収を示す。この試料の可視光誘起EPRスペクトルは、N-TiO_2とは全く異なることが明らかとなった。N-TiO_2ではNO_2^<2->が可視光照射によって出現したが、ZnOではN_2^-が減衰し、shallow donorが増大する。shallow donorは、光電荷分離によって生成した電子の捕捉サイトとして働き、再結合速度を遅くする役割を果たしていると考えられる。
窒素ドープ酸化チタンについても触媒調整法と光誘起常磁性種の比較を行い、アンモニア気流中で高温処理した酸化チタン系でも、NO_2^<2->が可視光照射によって出現することを明らかにした。EPR線形は調整法に依存し、結晶系の歪を反映していることを明らかにした。

報告書

(2件)
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2007 2006 2005

すべて 雑誌論文 (12件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Spin-correlated Radical Pairs in the Synthetic Hairpin DNA2007

    • 著者名/発表者名
      S.Nakajima
    • 雑誌名

      CHEMPHYSCHEM (印刷中)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] EPR study of paramagnetic species in nitrogen-doped ZnO powders prepared by a mechanochemical method2006

    • 著者名/発表者名
      S.Moribe
    • 雑誌名

      Chem. Phys. Lett. 436(1-2)

      ページ: 396-399

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Visible light induced paramagnetic sites in nitrogen-doped TiO2 prepared by a mechanochemical method2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Yamamoto
    • 雑誌名

      Mol. Phys. 104(10-11)

      ページ: 1733-1737

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Time-resolved EPR and laser photolysis investigations of photoinduced ω-bond dissociation in an aromatic carbonyl compound having triplet ππ^* character2006

    • 著者名/発表者名
      M.Yamaji
    • 雑誌名

      Chem. Phys. Lett. 417(1-3)

      ページ: 211-216

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Characterization of the Phenoxyl Radical in Model Complexes for the Cu Site of Cytochrome c Oxidase : Steady-State and Transient AbsorptionMeasurements, UV Resonance Raman Spectroscopy2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Nagano
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc. 128(45)

      ページ: 14560-14570

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Effects of Localized Triplet Exciton on Reactivity of Photoinduced ω-Bond Dissociation in Naphthyl Phenyl Ketones Having π,π^* Lowest Triplet (T1) States2006

    • 著者名/発表者名
      M.Yamaji
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. A 110(37)

      ページ: 10708-10714

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Evidence of Photocarrier Generation via the Singlet and Triplet States in a Poly(N-vinylcarbazole)Film2005

    • 著者名/発表者名
      T.Ikoma
    • 雑誌名

      Chem. Lett. 34(10)

      ページ: 1424-1425

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Spin Dynamic Study on the Electric Field Dependence of Carrier Generation2005

    • 著者名/発表者名
      F.Ito
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B 109(15)

      ページ: 7208-7213

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Anisotropic Interfacial Electron Transfer Across a Semiconductor-Solution Interface Studied by Time-Resolved EPR2005

    • 著者名/発表者名
      K.Akiyama
    • 雑誌名

      Anegew. Chem. Int. Ed. 44

      ページ: 3591-3594

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Primary Charge-recombination in an Artificial Photosynthetic Reaction Center2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Kobori
    • 雑誌名

      Proc. National Academy Sci. 102(2)

      ページ: 10017-10022

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Divergent Oxidative Rearrangements in Solution and in a Zeolite : Distal vs Proximal Bond Cleavage of Methylenecyclopropanes2005

    • 著者名/発表者名
      H.Ikeda
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc. 127(19)

      ページ: 14497-14504

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Carrier Generation in poly(N-vinylcarbazole) as revealed by multifrequency time-resolved ESR2005

    • 著者名/発表者名
      T.Ikoma
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B 71(19)

      ページ: 195206-195218

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [図書] 進化する有機半導体2006

    • 著者名/発表者名
      生駒忠明
    • 総ページ数
      7
    • 出版者
      エヌテイーエス出版
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2018-03-28  

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