| 研究課題/領域番号 |
05453192
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| 研究種目 |
一般研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
科学教育
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
松尾 拓 九州大学, 工学部, 教授 (30037725)
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| 研究分担者 |
新留 康郎 九州大学, 工学部, 助手 (50264081)
米村 弘明 九州大学, 工学部, 助手 (40220769)
山田 淳 九州大学, 工学部, 教授 (30136551)
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| 研究期間 (年度) |
1993 – 1994
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| キーワード | 半導体光触媒 / 酸化チタン / メタノール電池 / ナフィオン / 高分子調薄膜 / 光応答機能 / 新型燃料電池 |
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| 研究概要 |
光合成にならい、光酸化還元反応によりエネルギー変換を行う光機能性超薄膜の開発を目指した。光合成のエネルギー変換は生体膜(チラコイド膜)での光誘起電子移動に共役したプロトン輸送に依存しているところから、プロトン輸送機能をもつ高分子固体電解質(ナフイオン)と半導体光触媒の組み合わせによる光燃料電池の構成をまず試みた。
光燃料電池用の半導体としては酸化チタンを用い、水性メタノールを燃料として2mA/cm^2に達する光電流を得るのに成功した。燃料としては種々の水溶性有機物が使用できる。光電流の発生機構はメタノールが水素に転換されて機能する場合と、酸化チタンの伝導帯に励起された電子が直接終電される場合が共存し、集電体が白金であれば水素への改質を経る反応が優先的に進行する。水素過電圧が高い金を集電体として蒸着した多孔質ガラス板上に酸化チタンを担持させ、メタノールを含む酸性水溶液に浸すと良好な光電流が得られ、伝導帯からの直接集電が起きていることが光電流の時間依存性から明らかである。多孔質ガラス板にナフイオンを含浸させると、光電流が減ることより膜中でのプロトンの輸送が律速過程になっていることが明白であり、イオン伝導性の高い超薄膜の開発が必要となった。
上記の性能をもつ光応答性超薄膜の開発を目指し、高分子超薄膜の新規開発を行った。ポリ塩化ビニールなどの高分子物質と界面活性剤型構造をもつ金属錯体をテトラヒドロフランとトルエンの混合溶媒に溶かし、水面に展開すると厚さ25nm程度の超薄膜が得られた。ルテニウムトリスビピリジンを錯体として用いると、この超薄膜には光第二高調波発生(SHG)機能を示し、ルテニウム錯体が膜の片面に選択的に固定されていることが明確になった。上記の光機能性超薄膜として有望なことが、膜の厚さおよび光応答性から示された。
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