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本研究は、可視光で動作するナノ単結晶酸化亜鉛(ZnO)光触媒の一部に銀(Ag)を添加したZnO(Ag)あるいは窒化ガリウム(GaN)を接合させてナノコンポジット化することにより、可視光動作光触媒に更なる機能を付加させることを目的とし、高機能化として可視光動作性を損なうことなく、(1)有機物(有害物質)の分解(反応)速度の向上および、(2)水の完全光分解の実現と位置付けて下記の成果を得た。
1. ナノ単結晶ZnO上へのAgの接合とZnO(Ag)/ナノ単結晶ZnO構造の実現を目指し、化学めっき法およびスプレー堆積法によるAgの堆積を実施した結果、ナノ〜サブミクロンサイズのAg微粒子を堆積することができた。有害ガスの分解特性は光源として波長400nmのLEDを用い、循環式および流通式で評価した。このAg/ZnO構造は有害ガスとして用いたパラキシレン(p-xylene)を分解し、ZnO単体よりも性能向上することが明らかとなった。ついで、Ag/ZnO光触媒の耐酸性・耐塩基性(pH0.3〜14)を検討した。Agを接合することで耐酸性は向上(pH5.0)した。しかし、耐塩基性(pH12)に変化は認められなかった。これはAg微粒子の一部がZnOの表面層に拡散して置換固溶し、耐酸性を向上させたと考えられるが、ダイレクトエビデンスは得られていない。
2. GaNエピタキシャル成長装置の作製を試みており、1000℃加熱を可能とする筐体および電気回路を完成させている。ガス配管および真空系が揃い次第、GaN/ZnO構造の作製に取り掛かる予定である。
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