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光触媒の可視光応答性を改善するために、価電子制御理論によって正孔の安定に効果的と予測した元素を、ホウケイ酸ガラス上に反応合成により作成したアナターゼ薄膜に添加し、電子構造制御を試みた。まずはじめに、添加法としてイオン注入法を採用し、加速電圧および注入量を系統的に変化させた試料を作製した。SIMSによる注入イオンの深さ分析を行い、表面近傍濃化が確認できた試料を中心に、以下の解析および評価試験を行った。まず、可視・近紫外吸収スペクトル測定から注入材では可視光領域での吸収が改善されることが明らかとなり、表面近傍での濃化の確認できた試料ほど吸収に優れている。次に可視光(近紫外光カットフィルター使用)照射によるメチレンブルーの分解試験から、やはり注入材において若干ではあるが可視光応答性が改善されていることが明らかとなった。さらに顕著な差を見出すために、現在試料表面積の大きな注入材の作製を試みている。また可視光応答性とアナタース構造の結晶性の対応付けを薄膜X線回折実験による構造解析から計算中で、注入材の熱処理による構造変化を実験中である。さらにX線光電子分光法(XPS)による結合状態(電子状態)の解析から、可視光応答性に優れた試料においてTiの価数変化が確認でき、価電子制御による電子構造が変化したと推察できる。このほかに水素による還元熱処理の効果、イオン注入によらない有機合成法による添加方法の探索を実行中である。
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