| 研究概要 |
半導体とガスとの光触媒作用により半導体表面の電気伝導度が変化する事を利用した「光触媒式ガスセンサ」において, 原理的なメカニズムを明らかにする事とセンサ材料として光触媒能をもつ物質の検討を行なう事を目的として実験を行なった.
1.ガス感応メカニズム
本光触媒型ガスセンサをTiO_2薄膜で構成するとエタノールをはじめとするアルコール類に顕著な選択性を示す. この特異的な選択性を説明するために光触媒反応に特有な電流二倍効果のメカニズムを考えた. この考え方を証明するため, 他の電流二倍効果を示すガス, 即ちメタノール, n-プロピルアルコール, m-ブチルアルコール, 蟻酸, 酢酸でセンサ作用を調べたところ高い感度を示した. 一方, 3級アルコールであるTert-ブタノールやアセトン, ベンゼンなど電流二倍効果を示さないガスについては感度が低かった. 又, 感度特性と分子のイオン化ポテンシャルとは関係せず, 不可逆的に電流二倍効果で酸化され易い分子の方が高い感度を示すことがわかった. これらの結果により, ガス感度メカニズムは光触媒的電流二倍効果によると結論した.
2.光触媒センサ材料
光触媒的メカニズムを材料面からも示すため, 代表的な熱反応型センサ材料でありTiO_2と同様なバンドギャップを持つ酸化亜鉛と光触媒作用の大きなCdSの膜でセンサを作り感度を調べた. その結果, 酸化亜鉛では感度をほとんど示さず, 又, CdSではエタノール, ギ酸に感度を示した. この様に材料面からも光触媒メカニズムが支持された.
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