高感度フェムト秒拡散反射分光法による窒素ドープ酸化チタン光触媒の研究

• 研究課題/領域番号: 21750212
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 無機工業材料
• 研究機関: 株式会社豊田中央研究所
• 研究代表者: 山中 健一 株式会社豊田中央研究所, 稲垣特別研究室, 副研究員 (40418455)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2011年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2010年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2009年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 光触媒 / 酸化チタン / 可視光応答 / 時間分解分光 / 過渡吸収 / 拡散反射 / 可視光反応

研究概要

粉末のままでフェムト秒過渡吸収を測定するフェムト秒拡散反射分光法の高感度化を行い,可視光応答光触媒のひとつである窒素ドープ酸化チタンにおける電子正孔対の電荷分離,トラップ初期過程の観測に成功した.紫外光により伝導帯に励起された電子は拡散律速で酸素欠陥へトラップされること,可視光により伝導帯に励起された電子は励起直後に深い酸素欠陥準位にトラップされることが明らかとなった.銅または鉄を担持した窒素ドープ酸化チタンでは,紫外光励起では担持金属への電子移動が起こるが,可視光励起では起こらないことも明らかとなった.これらの結果は,光触媒設計において重要な指針になり得ると期待される.

研究成果

• [雑誌論文] Charge-Carrier Dynamics in Nitrogen-Doped TiO_2 Powder Studied by Femtosecond Time-Resolved Diffuse Reflectance Spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichi Yamanaka and Takeshi Morikawa
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C. 巻: Vol.116 号: 1 ページ: 1286-1292
  • DOI: 10.1021/jp209210u
  • 査読あり
• [学会発表] 窒素ドープ酸化チタン粉末における光励起キャリアの初期過程解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山中健一・森川健志
  • 学会等名: 日本化学会第92春季年会
  • 発表場所: 慶応義塾大学
  • 年月日: 2012-03-26
• [学会発表] 窒素ドープ酸化チタン粉末における光励起キャリアの初期過程解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山中健一, 森川健志
  • 学会等名: 日本化学会第92春季年会(2012)
  • 発表場所: 慶應義塾大学日吉キャンパス(神奈川県)
  • 年月日: 2012-03-26
• [学会発表] 鉄担持窒素ドープ酸化チタンのキャリア初期過程 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山中健一・森川健志
  • 学会等名: 第30回固体・表面光化学討論会
  • 発表場所: 信州科学技術総合振興センター
  • 年月日: 2011-11-21
• [学会発表] 鉄担持窒素ドープ酸化チタンのキャリアの初期過程 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山中健一, 森川健志
  • 学会等名: 第30回固体・表面光化学討論会
  • 発表場所: 信州科学技術総合振興センター(長野県)
  • 年月日: 2011-11-21
• [学会発表] 窒素ドープ酸化タンタル粉末における光励起キャリアの初期過程 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山中健一・佐藤俊介・梶野勉・森川健志
  • 学会等名: 2011年光化学討論会
  • 発表場所: 宮崎市河畔コンベンションエリア
  • 年月日: 2011-09-08
• [学会発表] 窒素ドープ酸化タンタル粉末における光励起キャリアの初期過程 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山中健一, 佐藤俊介, 梶野勉, 森川健志
  • 学会等名: 2011年光化学討論会
  • 発表場所: 宮崎市河畔コンベンションエリア(宮崎県)
  • 年月日: 2011-09-08
• [学会発表] フェムト秒拡散反射分光法による窒素ドープ酸化チタン粉末の研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山中健一・森川健志
  • 学会等名: 第29回固体・表面光化学討論会
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2010-11-26
• [学会発表] フェムト秒拡散反射分光法による窒素ドープ酸化チタン粉末の研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山中健一, 森川健志
  • 学会等名: 第29回固体・表面光化学討論会
  • 発表場所: 九州大学(福岡県)
  • 年月日: 2010-11-26
• [学会発表] 弱励起下で測定した窒素ドープ酸化チタン粉末のフェムト秒拡散反射スペクトル (2010)
  • 著者名/発表者名: 山中健一・森川健志
  • 学会等名: 2010年光化学討論会
  • 発表場所: 千葉大学
  • 年月日: 2010-09-09
• [学会発表] 弱励起下で測定した窒素ドープ酸化チタン粉末のフェムト秒拡散反射スペクトル (2010)
  • 著者名/発表者名: 山中健一, 森川健志
  • 学会等名: 2010年光化学討論会
  • 発表場所: 千葉大学(千葉県)
  • 年月日: 2010-09-09