| 研究課題/領域番号 |
16206075
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
金属生産工学
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
松尾 伸也 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (90029299)
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| 研究分担者 |
小俣 孝久 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教授 (80267640)
上田 正人 大阪大学, 大学院工学研究科, 助手 (40362660)
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| 研究期間 (年度) |
2004 – 2006
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| キーワード | 光電極 / 色素増感太陽電池 / チタネート / 酸化チタン / 電荷分離 / water splitting |
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| 研究概要 |
半導体を用いた光電極による水の分解・水素ガス発生の原理を実用化レベルの技術にまで引き上げるには、半導体接合によりエネルギーバンドの曲がりを制御することが重要である。本研究では、ドナーをドープしたチタネートであるSr(Ti_<1-x>Nb_x)O_<3+δ>の粉末、単結晶および薄膜について酸化チタンと接合した複合体を作製し、色素脱色光触媒反応、水分解光化学反応、色素増感光化学反応、イオン吸着の制御など、種々の物理化学現象について研究し、以下の成果を得た。(1)固相焼結法により作製したチタネートとTiO_2との複合体粉末を懸濁したメチレンブルー水溶液の光脱色を行い、光励起された正孔・電子の接合部における分離に起因する速やかな吸着と光脱色を確認することができた。(2)ゾルゲル法によるTiO_2膜でカバーしたSr(Ti_<0.98>Nb_<0.02>)O_<3+δ>単結晶を光電極として用いた水分解では、Xeランプ光照射時にFTO付きガラス基板/TiO_2膜電極より1.5〜2倍大きな光電流が流れた。(3)単波長の光を照射して波長依存性を調べてみると、Sr(Ti_<0.98>Nb_<0.02>)O_<3+δ>単結晶/TiO_2膜電極のほうがオンセットが20nm(0.1eV)ほど短波長に移動する、フィルター効果が認められた。即ち(3)界面にスパイクが出現していること、つまりヘテロ接合によるバンドベンディングが現れていることを確認できた。(4)湿式法によるTi基合金板表面へのSr(Ti_<0.98>Nb_<0.02>)O_<3+δ>/TiO_2複合膜作製の検討、金属ナノ粒子の作製法について検討した。(5)高効率光電極で重要となる水溶液イオンの吸着の制御がヘテロ・ホモ接合により可能であることを示した。以上の知見は高効率光電極による水分解に応用できると期待できる。
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