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酸化チタン単結晶及び薄膜表面近傍における欠陥の構造と欠陥に対する水素の挙動

研究課題

研究課題/領域番号 17K05052
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 薄膜・表面界面物性
研究機関東京学芸大学

研究代表者

松本 益明  東京学芸大学, 教育学部, 准教授 (40251459)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2017年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワード酸化チタン / チタン / 水素 / 核反応解析法 / チタン酸化物 / 酸化物表面 / 赤外吸収分光法 / 核反応法 / 欠陥 / 表面・界面物性
研究成果の概要

二酸化チタンは光触媒機能を持ち,紫外線の照射により水の分解や殺菌などの機能を発揮するが,水素を用いたバンドギャップ制御により可視光での触媒能力を高められる可能性がある.本研究では水素とチタンおよび二酸化チタンとの相互作用について、水素を繰り返し吸収・放出させた時の酸素欠損の生成・消失に伴う幾何学的・電子的な構造変化、表面及び内部の水素密度等の温度及び水素圧力依存性を測定し,バンドギャップ制御に向けた基礎的な知見を得た.

研究成果の学術的意義や社会的意義

二酸化チタンは光触媒として機能するが,バンドギャップが広く紫外光が必要であるという欠点がある.可視光での効率を高めるためのバンドギャップ制御を水素によりおこなえる可能性があり,その可能性を探るために欠かせない水素の吸収・放出特性や表面及び内部での水素密度などの測定手法を開発し,基礎的な知見を得た.本研究をさらに進めることにより,水の分解による水素精製や殺菌作用など,これからの新しい生活様式において重要な役割を果たす光触媒の開発へ繋がることが期待される.

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Hydrogen incorporation and release from nonevaporable getter coatings based on oxygen-free Pd/Ti thin films2019

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Masuaki、Okada Tomohiro、Miyazawa Tetsuya、Mase Kazuhiko、Yamanaka Misao、Hashimoto Ayako、Wilde Markus、Fukutani Katsuyuki
    • 雑誌名

      Journal of Vacuum Science & Technology A

      巻: 37 号: 5 ページ: 051601-051601

    • DOI

      10.1116/1.5108983

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Surface analysis and pumping speed measurements of oxygen-free palladium/titanium nonevaporable getter after heating at 100?450?°C2019

    • 著者名/発表者名
      Miyazawa Tetsuya、Sugawara Yuta、Yoshikawa Ichiro、Sato Yuta、Ohno Shinya、Okada Tomohiro、Matsumoto Masuaki、Kikuchi Takashi、Mase Kazuhiko
    • 雑誌名

      Journal of Vacuum Science & Technology B

      巻: 37 号: 6 ページ: 062923-062923

    • DOI

      10.1116/1.5111879

    • NAID

      130007737541

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Electronic and spin structure of O- and H-adsorbed Fe3O4(111) surfaces2019

    • 著者名/発表者名
      Kanta Asakawa, Yoshio Miura, Naoki Nagatsuka, Kotaro Takeyasu, Masuaki Matsumoto, and Katsuyuki Fukutani
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 99 号: 8 ページ: 85442-85442

    • DOI

      10.1103/physrevb.99.085442

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 原子状水素曝露による二酸化チタン単結晶表面の黒色変化過程2020

    • 著者名/発表者名
      藤本将秀,山﨑史也,渡邉隆太郎,松本益明,長塚直樹,Wilde Markus,福谷 克之
    • 学会等名
      日本物理学会 第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 核反応法による非蒸発ゲッター材料への水素の吸収・放出特性の研究2020

    • 著者名/発表者名
      岡田朋大,松本益明,Markus Wilde,福谷克之,佐藤裕太,大野真也,間瀬一彦
    • 学会等名
      日本物理学会 第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Quantification of Hydrogen in the Black TiO2 by Nuclear Reaction Analysis2019

    • 著者名/発表者名
      M. Fujimoto, M. Matsumoto, N. Nagatsuka, and K. Fukutani
    • 学会等名
      23rd International Workshop on Inelastic Ion-Surface Collisions (IISC-23)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] SIMULTANEOUS 1H AND 2D QUANTIFICATION IN SURFACE LAYERS WITH 15N NUCLEAR REACTION ANALYSIS2019

    • 著者名/発表者名
      M. Wilde, M. Matsumoto, L. Gao, T. Schwarz-Selinger, A. Manhard, and W. Jacob
    • 学会等名
      23rd International Workshop on Inelastic Ion-Surface Collisions (IISC-23)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 原子状水素曝露によるチタニアナノ粒子 の構造変化2019

    • 著者名/発表者名
      藤本 将秀,松本 益明,山﨑史也,長塚 直樹,福谷 克之
    • 学会等名
      2019年日本表面真空学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 核反応解析法による非蒸発ゲッター材料への水素の吸収・放出特性の研究2019

    • 著者名/発表者名
      松本益明,岡田朋大,Markus Wilde,福谷克之,間瀬一彦,金秀光,谷本育律,本田融
    • 学会等名
      2019年日本表面真空学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 100~450 ℃に加熱した無酸素 Pd/Ti 非蒸発型ゲッターのXPS による表面分析と排気速度測定2019

    • 著者名/発表者名
      松本益明,岡田朋大,Markus Wilde,福谷克之,間瀬一彦,金秀光,谷本育律,本田融
    • 学会等名
      2019年日本表面真空学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Black TiO2 の水素分布と電子状2019

    • 著者名/発表者名
      藤本 将秀,松本 益明,長塚 直樹,福谷 克之
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ブラックチタニアの作製と水素分布の測定2019

    • 著者名/発表者名
      藤本将秀,松本益明,長塚直樹,福谷克之
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 核反応法を用いた無酸素Pd/Ti 薄膜の水素吸収・放出特性評価2018

    • 著者名/発表者名
      岡田朋大,堀水滉介,高橋秀茂,松本益明,ビルデマーカス,福谷克之,橋本綾子,宮澤徹也,間瀬一彦
    • 学会等名
      2018年日本表面真空学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Hydrogen absorption and desorption properties of oxygen-free Pd/Ti thin film as a non-evaporable getter (NEG) coating2018

    • 著者名/発表者名
      Masuaki Matsumoto, Tomohiro Okada, Tetsuya Miyazawa, Kazuhiko Mase, Ayako Hashimoto, Markus Wilde, Katsuyuki Fukutani
    • 学会等名
      The 9th Vacuum and Surface Science Conference of Asia and Australia (VASSCAA9)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 新しい非蒸発ゲッター(NEG)コーティングの応用と評価2017

    • 著者名/発表者名
      宮澤徹也、栗原真志、大野真也、寺島矢、夏井祐人、加藤博雄、狩野悠、中山泰生、加藤良浩、橋本綾子、松本益明、ビルデマーカス、福谷克之、菊地貴司、間瀬一彦
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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