1999 年度実績報告書

半導体薄膜電極法による有機汚染物質の光分解に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号	10640569
研究機関	明星大学
研究代表者	日高久夫明星大学, 理工学部, 教授 (70062312)
キーワード	光分解 / 光酸化 / 二酸化チタン / 半導体電極 / 光エネルギー変換 / TCO / 環境汚染物質分解
研究概要	二酸化チタンを固定化した透明電導性ガラス(SnO_2膜厚4マイクロメートル)(TCO基板)を半導体電極として使用し、水溶性有機化合物(例ベンゼンスルホン酸ナトリウムBSやグルコースなど)を紫外線照射下、酸素(空気)存在中で光分解を行った。水溶性有機化合物は数段階の酸化プロセスを経由して炭酸ガスに無酸化される。この過程中に酢酸やギ酸の有機カルボン酸の中間体が生成する。半導体の電荷分離から生じた電子とカルボン酸が分解した時に生じる電子の光電流二倍効果によって外部回路に光電流が流れる。NaCl電解質中での有機化合物の分解速度およびCO_2発生量に対する光電流値を求めた。外部電圧(バイアス)を加えることにより、光電流の増加についても検討した。特にTiO_2薄膜特性について、(1)ゾルゲル法、(2)ペースト法とゾルゲル法を組み合わせたハイブリッド法、(3)MOCVD法、(4)パルスレーザー法による薄膜の作成について検討した。特にパルスCO_2レーザー法によるTiO_2/TCOガラス電極薄膜による光分解および光電流発生の特性について調べた。この方法では高純度な均一薄膜で表面が平坦な基板が作成できた。H_2分圧とO_2の分圧の割合により高純度のアナターゼ型基板が作成可能である。その結晶構造を電子顕微鏡やX線回析により調べた。パルスレーザー法でTiCl_4:H_2:O_2が10:50:50の条件下では、anataseが98%でparticle size120nm、膜厚0.4マイクロメートルの電極薄膜が得られた。この電極と対極をPt電極として使用した場合BSの光分解過程中で生じた最大光電流値は3mAであった。10×9cmの大きな電極を大型ステンレス製反応容器中で作成した。結晶格子が高分解TEMで観察され、典型的なモアレパターンが認められた。SEM観察によると4層になって二酸化チタン粒子が積層されていた。

研究成果

(6件)

すべてその他

すべて文献書誌 (6件)

[文献書誌] H.Hidaka,K.Ajisaka S.Horikoshi,: "Photodecomposition of amino acids and photocurrent generation on TiO_2/OTE erectrodes prepared by pulse laser deposition"Catal.Lett.. 60. 95-98 (1999)
[文献書誌] H.Hidaka,et.al: "Photoelectrochemical Degradation of the Anionic Surfactant DBS on a TiO_2 Thin Film Electrode Fabricated by Various Deposition"Thin Solid Films. in press (2000)
[文献書誌] T.Wu,G.Liu,H.Hidaka,et.al: "Evidence for H_2O_2 Generation during the TiO_2-Assisted Photo degradation of Days in Aqueous Dispersions under Visible Light"J.Phys.Chem.B. 103. 4862-4867 (1999)
[文献書誌] S.Horikoshi,N.Serpone H.Hidaka: "Photocatalyzed degradation of polymers in aqueous semiconductor suspensions. IV Theoretical and experimental examination"J.Photochem.Photobiol.A:Chem.. 120. 63-74 (1999)
[文献書誌] S.Horikosh,J.Zhao,H.Hidaka: "Photodegradation of Surfactants.XIX:Photooxidation Mechanism for Nonionic Dodecanoyl Amide Surfactants at TiO_2/H_2O"J.Jpn.Oil Chem.Soc.. 48. 767-774 (1999)
[文献書誌] K.Waki,J.Zhao H.Hidaka,: "Photooxidation mechanism of nitrogen-containing compounds at TiO_2/H_2O Interfaces"Chemosphere. (in press). (1999)

1999 年度 実績報告書

半導体薄膜電極法による有機汚染物質の光分解に関する研究

研究代表者

日高 久夫 明星大学, 理工学部, 教授 (70062312)

研究成果

[文献書誌] H.Hidaka,K.Ajisaka S.Horikoshi,: "Photodecomposition of amino acids and photocurrent generation on TiO_2/OTE erectrodes prepared by pulse laser deposition"Catal.Lett.. 60. 95-98 (1999)

[文献書誌] H.Hidaka,et.al: "Photoelectrochemical Degradation of the Anionic Surfactant DBS on a TiO_2 Thin Film Electrode Fabricated by Various Deposition"Thin Solid Films. in press (2000)

[文献書誌] T.Wu,G.Liu,H.Hidaka,et.al: "Evidence for H_2O_2 Generation during the TiO_2-Assisted Photo degradation of Days in Aqueous Dispersions under Visible Light"J.Phys.Chem.B. 103. 4862-4867 (1999)

[文献書誌] S.Horikoshi,N.Serpone H.Hidaka: "Photocatalyzed degradation of polymers in aqueous semiconductor suspensions. IV Theoretical and experimental examination"J.Photochem.Photobiol.A:Chem.. 120. 63-74 (1999)

[文献書誌] S.Horikosh,J.Zhao,H.Hidaka: "Photodegradation of Surfactants.XIX:Photooxidation Mechanism for Nonionic Dodecanoyl Amide Surfactants at TiO_2/H_2O"J.Jpn.Oil Chem.Soc.. 48. 767-774 (1999)

[文献書誌] K.Waki,J.Zhao H.Hidaka,: "Photooxidation mechanism of nitrogen-containing compounds at TiO_2/H_2O Interfaces"Chemosphere. (in press). (1999)

1999 年度実績報告書

日高久夫明星大学, 理工学部, 教授 (70062312)