メゾスコピック構造を持った光触媒膜の構築

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12555184
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 藤嶋 昭 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (30078307)
• キーワード: 光エネルギー / 電子・正孔対 / 半導体 / 酸化チタン / メゾスコピック / 二次元配列 / 微粒子アレイ / 光酸化還元能

研究概要

環境・エネルギー問題が世界規模で深刻化する中、クリーンな光エネルギーの有効利用は最重要プロジェクトのひとつである。酸化チタンは光照射されることにより、電子・正孔対を生成する半導体であり、光柄けるぎ-システムとして注目を集めている。中でも有望な系のひとつに酸化チタン色素増感系などの2相系があり、この系においてエネルギーを最も効率よく利用できる材料は数十mm、すなわちメゾスコピックな孔を持つ構造体であることが理論研究により指摘された。さまざまな粒径の微粒子二次元配列構造(微粒子アレイ)の鋳型を酸化チタン半導体で得ることにより、光触媒酸化還元能のあるメゾスコピックな半導体を作製し、環境問題に取り組んで研究を行った。
具体的には下記のとおりである。
1.メソ孔に依存するサイズ選択的物質分解の検討
構造体の持つ中空球のサイズ、すなわち光酸化還元反応が起こる反応場のサイズを変化させ、反応場内の凝縮相が光酸化還元能にどう影響するかを検討した。凝縮相の分布、厚み、核酸の変化によって分解・生成される物質が異なる(メゾスコピック効果が生まれる)と考えられたので、高感度なガスクロマトグラフィーを用いて定量的な分析に当たった。
2.酸化チタン構造体への触媒金属の部位選択的担持
酸化・還元を基礎とした高効率光エネルギー変換を行うためには、酸化側でできた電子と還元側でできたホールが再結合しないようにする必要がある。そのためには、生成した電子が移動できるバンドを持つ金属を酸化チタンに担持することが有効である。真空場を利用すると金属は球形反応場の底にのみ付着することが分かっているので、酸化チタン担持金属として広く用いられるパラジウム等を球形反応場のみに担持し、酸化サイトと還元サイトが分離した材料の構築を検討した。

研究成果

• [文献書誌] Y.Kubota, C.Niwa, Y.Ohko, T.Tatsuma, T.Mori, A.Fujishima: "Protective effect of TiO_2 particles on UV light induced pyrimidine dimer formation"J. Photochem. Photobiol. A : Chemistry. 141. 225-230 (2001)
• [文献書誌] Y.Ohko, C.Niwa, T.Tatsuma, Y.Kubota, A.Fujishima: "Degradation of Bisphenol A in Water by TiO_2 Photocatalyst"Environ. Sci. Technol.. 35(11). 2365-2368 (2001)
• [文献書誌] N.Sakai, A.Fujishima, T.Watanabe, K.Hashimoto: "Enhancement of the Photoinduced Hydrophilic Conversion Rate of TiO_2 Film Electrode Surfaces by Anodic Polarization"J. Phys. Chem. B. 101(15). 3023-3026 (2001)
• [文献書誌] R.Sun, A Fujishima, T.Watanabe, K.Hashimoto: "Photoinduced Surface Wettability Conversion of ZnO and TiO_2 Thin Films"J. Phys. Chem. B. 105(10). 1984-1985 (2001)
• [文献書誌] Y.Ohko, YUtsumi, C.Niwa, T.Tatsuma, Y.Kubota, A.Fujishima: "Self-Sterilizing and Self-Cleaning of Silicone Catheters Coated with TiO_2 Photocatalyst Thin Films : A Preclinical Work"J Biomed Mater Res(Appl Biomater). 58. 97-101 (2001)
• [文献書誌] Y.Ohko, S.Saitoh, T.Tatsuma, A.Fujishima: "Photoelectrochemical Anticorrosion and Self-Cleaning Effects of a TiO_2 Coating for Type 304 Stainless Steel"J. Electrochem.Soc.. 148(1). B24-B28 (2001)