層間包接半導体擬似分子の創製と光化学特性評価

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08455403
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 佐藤 次雄 東北大学, 反応化学研究所, 教授 (90091694)
• 研究分担者: 藤代 芳伸 東北大学, 反応化学研究所, 助手 (90271999) ; 内田 聡 東北大学, 反応化学研究所, 助手 (60232849)
• キーワード: 層状化合物 / インターカレーション / 層間包接半導体 / ナノ複合体 / 光触媒 / 光-化学エネルギー変換 / 水の完全光分解 / 電子移動

研究概要

層状化合物H_4Nb_6O_<17>、H_2Ti_4O_9、HCaNb_3O_<10>、HNbWO_6およびHTaWO_6の層間へのCdS,Fe_2O_3,TiO_2および遷移金属酸化物等の半導体の包接法を確立した。層間に包接された半導体はいずれも厚み1nm以下の超微粒子であったが、量子サイズ効果に基づくバンドギャップの増加はほとんど認められなかった。層間包接半導体は包接していないバルク半導体より優れた光触媒活性を有しており、半導体粒子の凝集あるい結晶欠陥の増加に基づく活性の径時劣化が無く、長時間にわたり初期活性を保持できることがわかった。CdS、Fe_2O_3および遷移金属酸化物を包接した試料は可視光照射下で光触媒活性を示し、特にCuOやNiOを包接したものが優れた水素生成活性を示した。一方、H_4Nb_6O_<17>およびH_2Ti_4O_9層間にTiO_2を包接したものは、3eV以上のエネルギーの光照射によって水を完全光分解できた。CdSとTiO_2を包接した試料はいずれも375nmのレーザー光照射により蛍光を発生することを見い出し、それらの蛍光減衰曲線をナノ秒オーダーの時間分解で測定することにより、層間のCdSとTiO_2からホスト層状化合物H_4Nb_6O_<17>およびH_2Ti_4O_9へ10^6および10^8/secオーダーの高速で電子移動が進行していることを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] S.Yin,Y.Inoue,S.Uchida,Y.Fujishiro and T.Sato: "Crystallization of titania in liquid media and photochemical properties of crystallized titania" Journal of MaterialsResearch. 13. 844-847 (1998)
• [文献書誌] 佐藤次雄、内田 聡、藤代芳伸: "インターカレーション材料の合成と光化学特性" ニューセラミックス. 11. 32-38 (1998)
• [文献書誌] M.Yanagisawa,S.Uchida,Y.Fujishiro and T.Sato: "Synthesis and Photocatalytic Properties of titania Pillared H_4Nb_6O_<17> Using Titanyl Acylate Precursor." Journal of Materials Chemistry. 8. 2835-2838 (1998)
• [文献書誌] Y.Yamashita,K.Yoshida,M.Kakihana,S.Uchida and T.Sato: "Polymerizable Complex Synthesis of BaTi_4O_9/RuO_2 Photocatalysts at Reduced Temperatures:Factors Affecting the Photo-Catalytic Activity for Decomposition of Water." Chemistry of Materials. 11. 61-66 (1999)
• [文献書誌] Y.Fujishiro,S.Uchida,and T.Sato: "Synthesis and Photochemical Properties of Semiconductor Pillared Layered Compounds." Journal of Inorganic Materials. 1(印刷中). (1999)
• [文献書誌] T.Sato,S.Uchida and Y.Fujishiro: "Photochemical Properties of Montmorillonite and Other Layered Compounds Incorporating Cadmium Sulphide and Zinc Sulphide in the Interlayers." Canadian Jouranal of Soil Science. (印刷中). (1999)