| 研究概要 |
担持金属触媒は通常多孔質担体に担持されて加圧成型されたハニカム状あるいは粉体の状態で供給される。ところが反応場の設計上、どうしても薄膜化したい場合の触媒調製法は特になく、これまでは通常の担持触媒調製法のそれをいわば強引に適用すること(ペースト状にして塗布するなどの物理的手法等)が多かった。本研究では、特殊な反応場として水の光分解を設定し、得られる水素と原料の水、それに触媒粉体を効率的に分けることのできる薄膜状触媒を想定し、その触媒調製法の確立を目指して研究を行った。後半部の薄膜への金属ナノ粒子担持については、液相法における新触媒調製技術である「液相還元選択析出法」を気相に応用し、同様な還元・不均一核生成・成長のステップをふみ、各ステップの速度を制御することを目指して研究を行った。硫黄ドープチタニア薄膜は、2.1×10-3kPaの二硫化炭素の雰囲気下でNd : YAGレーザー(1.02Jcm-2, λ=1064nm)を用いてチタニアターゲット(和光チタニア粉末を圧縮成型および焼結することで得た)をアブレーションすることにより、石英ガラス基板上に堆積させることで得た。この時の基板温度は室温とした。ニッケルナノ粒子の担持は以下の手順で行った。作製した薄膜を真空容器内に置き100℃に加熱・保持した。次にニッケロセン蒸気、続いてヒドラジン蒸気を一定量導入し、密閉状態でニッケロセンを還元することで金属ニッケルのナノ粒子を薄膜表面に析出させた。得られた触媒薄膜の光触媒活性試験を行ったところ、硫黄ドープによって水素生成反応が増大し、可視光照射下においてメチレンブルー脱色反応が確認された。また、ニッケル触媒を担持することで活性が著しく増大した。
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