化学発光プローブによる半導体粉末光触媒の反応機構の研究

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06239224
• 研究機関: 長岡技術科学大学
• 研究代表者: 野坂 芳雄 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (30134969)
• キーワード: 半導体光触媒 / 酸化チタン / 化学発光 / 反応機構 / 酢酸分解 / 電子スピン共鳴分光法

研究概要

本研究では中間体を観測する新しい方法として、化学発光プローブによる発光分析を試みた。すなわち、不安定化学種と反応する事により発光する試薬をプローブとして、光照射により過渡的に生じる中間体を化学発光で検出しようとするものである。最も見込みがあると思われるルミノール、とMCLA(ルシフェリン類縁体)を用いてOHラジカルとO_2を検出することを試みた。しかし、実験を進めると、散乱光の影響など、数々の問題点が解決されず、化学発光による中間体ラジカルの観測には現段階では成功していない。半導体光触媒反応で反応機構を調べる上で、ラジカルを直接観測する方法が報告されているが多くはない。そこで、化学発光プローブ実験と並行して、フローセルを用いた、ESRによる不安定化学種の直接観測も行った。白金担持Ti02粉末の水懸濁系で、酢酸やアミンの分解における中間生成物をフローセルを用いたESRで観測した。酢酸の分解では、メチルラジカルと・CH_2COO^-ラジカルが観測されるが、その生成比は触媒のわずかな特性の違い、すなわち表面反応環境場により大きく変化することが解った。2つのラジカルの相対濃度を流速を変化させて測定すると、その振る舞いが異なることが分かった。そして、OHラジカルを経由する酸化により、メチルラジカルが生じている事が推察される。メチルアミンの光触媒的分解反応では、CH_3NH_2・^+ラジカルカチオンの生成が、また、ジメチルアミンからは、(CH_3)_2N・ラジカルができていることが見出された。

研究成果

• [文献書誌] Y.Nakaoka,N.Tohriiwa,Y.Nosaka: "ESR Investigation on the Surface Trausient in Partiwlate Photoelectrochemistry of CdS" Denki Kagaku. 62. 528-529 (1994)
• [文献書誌] Y.Nakaoka,K.Tanaka,N.Fujii,R.Igarashi: "Formation of ZnS Thin Film by CO_2 Laser Irradiation on Chemical Solution Mist." J.Material.Science. 29. 375-379 (1994)
• [文献書誌] Y.Nakaoka,Y.Nakaoka: "Effect of the Amount of Reactont on the photon-Fluence Dependence in Laser induced Trausient Formation" Langmuir. in press. (1995)
• [文献書誌] 野坂 芳雄: "光触媒としての半導体超微粒子" 触媒. 36. 507-514 (1994)
• [文献書誌] 野坂 芳雄: "半導体超微粒子の光触媒作用" 化学総説. 23. 62-68 (1994)
• [文献書誌] 野坂 芳雄: "半導体超微粒子の物性と光電子移動" 表面科学. 16. 166-172 (1995)