| 研究概要 |
K_2LnTa_5O_<15>系の水の全分解に対する光触媒特性について、Ln依存性と電子構造との相関を調べた。
K_2LaTa_5O_<15>タングステンブロンズ型構造から構成される。この構造中、c面の中央部はperovskite型単位を含み、その周囲を頂点共有TaO_6八面体の五員環および三員環が囲んでいる。Laは中央部の四員環、Kは五員環に位置している。Laサイトを種々のランタノイド元素に置換したところ、Ln=Pr〜Dyの広範な組成でLa系とほぼ等しいXRDパターンが得られた。UV-visスペクトル測定によると、La系は300〜350nm付近にバンドギャップE_g=3.6eVに相当する吸収端のみを示した.GdおよびTb系を除いて4f電子を含む他の系は4f軌道の内部遷移に帰属される複数の吸収ピークを示した.吸収端位置はEu系のみが長波長側にシフトしており,これは最小のE_g(3.2eV)に相当する.他のPrを含むタンタル酸塩の多くは他のLnに比べて見掛けの光学バンドギャップが小さく、これは価電子帯上端付近にPr4fバンドが位置することで説明できる。しかし、K_2LnTa_5O_<15>系ではこのようなPr系における特異性は認められない。価電子帯領域のXPSスペクトルを測定したところ、Pr系の価電子帯の上端はLn系に比べて高い。この結果は、本系ではLn4f軌道とTa-Oバンドとの相互作用が非常に弱いことを示唆している。E_gの序列と対応して、Pr系でも比較的高い光触媒活性が認められた。Eu系で特異的に活性が低いのはEu^<2+>の生成し易さと関係があり、電子トラップ準位が多く含まれると推定される。
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