化合物半導体超微結晶の調製と量子サイズ効果に基づく光機能開発

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04205095
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 柳田 祥三 大阪大学, 工学部, 教授 (10029126)
• キーワード: 硫化カドミウム / 量子サイズ効果 / 光触媒 / 二酸化炭素 / 超微粒子 / 複合材料

研究概要

我々は溶液中で調製した硫化亜鉛(ZnS)や硫化カドミウム(CdS)のコロイド状懸濁溶液が共に粒径が2-5_<nm>の独立した超微結晶から構成され、それらが優れた光触媒活性を示すことを報告してきた。本研究ではペンタフルオロフェニル基で表面修飾したCdS超微結晶(φ_f-CdS)の調製と物性を明らかにすると同時に、CO_2の可視光還元能を有するCdS超微結晶の開発を目的とした。
1.φ_f-CdS超微結晶の調製と特性。溶液中で調製した半導体超微粒子がほぼ単分散のナノスペース超微結晶をとり、比較的安定にその形態を保持していることに着眼し、CdS超微結晶を溶液法により生成させた後、ペンタフルオロチオフェノールを加える方法によってペンタフルオロフエニル基で修飾したCdS(φ_f-CdS)超微結晶を得た。含水メタノールから調製したφ_f-CdS超微結晶は^<19>FNMRならびに高分解透過型電子顕微鏡観察によって、立方晶系の結晶構造持つ粒径3-6_<nm>の超微結晶構造を取っていることが判明した。特記すべきは特性は、φ_f-CdSがメタノールによく溶解すること、さらに、芳香族ケトン類をアルコールに可視光還元する光触媒として活性を維持していることを見いだした。
2.CO_2光還元能を有するCdS超微結晶の調製。DMFを反応溶媒とし、過塩素酸カドミウムと硫化水素の反応によって生成するCdS(CdS-DMF)は、TEM観察によって粒径が3-5_<nm>の六方晶系の超微結晶であることが判明した。CdS-DMFを光触媒としてトリエチルアミンを電子源とするCO_2還元を可視光照射下に行ったところ、選択的にCOへの還元が確認され(量子収量が0.1(400_<nm>))、DMF分子によるCdS超微結晶の表面修飾に基づく量子サイズ効果の発現の結果と推論した。

研究成果

• [文献書誌] T.Ogata,H.Hosokaws,T.Oshiro,Y.Wada,T.Sakata,H.Mori,S.Yanagida: "Preparation of surface-modified cds microcrystallites.Enhanoment of s-oulubility in alcohols by capping with pentafluorothiophenol" Chem.Lett.1665-1666 (1992)
• [文献書誌] M.Kanemoto,H.Ankyu,Y.Wada,S.Yanagida: "Visible-light-induced photofixation of CO2 into benzophenone catalyzedby colloidal CDS microcrystllites" Chem.Lett.2113-2114 (1992)
• [文献書誌] M.Kanamoto,K.Ishihara,Y.Wada,T.Sakata,H.Mori,S.Yanagida: "Visible-light-induced photoreduction of carbon dioxide to carbon mono-xide catalyzed by colloidal cadmium sulfide microcrystallites" Chem.Lett.835-836 (1992)
• [文献書誌] T.Shiragami,H.Ankyu,S.Fukami,C.Pac,S.Yanagida: "Semiconductor photocatalysis.Visible-light-induced photoreduction of aromatic ketones and electron-deficietnt alkenes catalyzed by quantized cadmium sulfide" J.Chem.Soc.,Faraday Tran.88. 1055-1061
• [文献書誌] M.Kanemoto,T.Shiragami,C.Pac.S.Yanagida: "Semiconductor photocatalysis.13.Effective photoreduction of carbon dioxide catalyzed by zinc sulfide quantum crystllites with low density of surface defects" J.Phys.Chem. 96. 3521-3526 (1992)
• [文献書誌] S.Yanagida,M.Kanemoto,K.Ishihara,Y.Wada: "Efficient photoreduction of CO2 catalvzed by ZuS or CdS microcrystallites" Abstracts,Second Internatinal Conference Solar.Energy Storaqe and Applied Photochemistry. 118-118 (1992)