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本年度は、以下の内容について研究を行い、成果を得た。
1.ルチル型TiO_2単結晶上における水光酸化反応の電解液pH依存性
電解液のpHを変化させながら、UV照射下、水の光酸化反応と競争的に現れる蛍光を測定した。その結果、ちょうど表面の等電点付近で蛍光強度が大きく変化し、酸性側では強度が強く、反対にアルカリ性側では極端に弱くなった。これは、TiO_2表面の-OH基における電荷が変化することによって、ホールがトラップされるサイトが変化したことによるものと思われる。つまり、最表面がマイナスにチャージされた場合(アルカリ性下)には、ホールは、最表面の-OH基付近でトラップされ、発光には寄与しないが、反対にプラスにチャージされた場合には、発光サイトである"格子酸素"にトラップされるために、強い発光が観察されたものと思われる。また、照射するUV強度が非常に強くなると、このpH依存性はほとんどなくなることが分かった。
2.ルチル型TiO_2単結晶のstep構造を変化させたときの蛍光発光変化
ホールの拡散方向であると考えている<001>方向およびそれと垂直方向それぞれに微傾斜させたTiO_2(110)面を用いて、それぞれの試料について、水光酸素発生中に出る蛍光強度を測定した。その結果、<001>方向に微傾斜させた試料の方が、蛍光強度が明らかに弱くなることが分かった。また、微傾斜角度を変化させて、測定したところ、傾斜角がゆるい(terrace幅の広い)試料の方が蛍光強度が強く表れることが分かった。このことにより、光生成したholeは、表面付近の格子酸素(トラップサイト)を<001>方向に進みながら、主にテラスサイトで発光をしていることが分かった。
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