| 研究課題/領域番号 |
20560660
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| 研究機関 | 仙台高等専門学校 |
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研究代表者 |
關 成之 仙台高等専門学校, 知能エレクトロニクス工学科, 助教 (50449378)
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| 研究分担者 |
羽賀 浩一 仙台高等専門学校, 地域イノベーションセンター, 教授 (30270200)
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| キーワード | 酸化亜鉛 / 光触媒 / 可視光動作 / ナノ単結晶 / コンポジット化 / 水素生成 |
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| 研究概要 |
本研究は、ナノ単結晶酸化亜鉛(ZnO)の集合体であるファイバ状の可視光動作光触媒の一部に銀(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GaN/ナノ単結晶ZnO構造の実現を目指し、化学めっき法によるGa化合物(前駆体)の堆積および窒化熱処理条件を検討した過程で、スピネル構造を有するジンクガレート(ZnGa_2O_4)を担持させることに成功した。有害ガスの分解特性は光源として波長405nmのLEDを用い、封入式で評価した。このZnGa_2O_4/ZnO構造は有害ガスとして用いたトルエン(toluene)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。
2.ZnGa_2O_4/ZnO光触媒を、アンモニア(NH_3)水によるバブリングを経たN_2を導入しながら800～1000℃で熱処理を施すことでジンクガリウムオキシナイトライド((ZnO)_<1-x>(GaN)_x)が得られたが、NH_3の強い還元作用によりZnOが金属Znに化学変化し、蒸発してファイバ形状が失われることが分かった。そこで、熱処理温度を800℃に下げつつNH_3導入量を増やすことでファイバ形状を維持しつつ(ZnO)_<1-x>(GaN)_xを得ることに成功した。この成果を踏まえ、高純度のNH_3ガスを導入しながらGaNを合成してZnOファイバ上に堆積させる気相輸送装置の作製に取り掛かり、GaN/ZnO構造の実現を目指す。ついで、(ZnO)_<1-x>(GaN)_xZnOファイバおよびGaN/ZnOファイバの水分解特性を評価する予定である。
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