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Broadband plasmon-induced charge separation and hydrogen generation dynamics

宽带等离激元诱导的电荷分离和氢生成动力学

基本信息

批准号：
21H02051
负责人：
古部昭広
金额：
$ 11.48万
依托单位：
The University of Tokushima
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

可視光及び近赤外光を効率よく吸収する金ナノ構造配列体と電子アクセプター半導体である酸化チタンや遷移金属ダイカルコゲナイド(TMDC)2次元材料を積層したプラズモン誘起電荷分離システムを作製し、フェムト秒過渡吸収分光法によるキャリアダイナミクスの詳細な解明研究を行うことが第1の目的である。さらに、水素発生助触媒への電子移動ダイナミクス、それに続く水素バブルダイナミクスの定量的評価を初めて実現することが第2の目的である。特に電子アクセプター層のナノ薄膜化によりこれまで量子効率が低いままであったエネルギー変換効率の飛躍的上昇を目指す。該当年度は、原子層体積法で、金ナノ粒子配列体を配置したガラス基板上に膜厚範囲10~200 nmの異なる酸化チタン薄膜を作製した。さらにその上に金薄膜を蒸着した。金ナノ粒子配列体の吸収スペクトルは酸化チタン薄膜および金薄膜との誘電的相互作用により長波長にシフトし、可視域全体を強く吸収する光学応答を示した。酸化チタン薄膜の結晶構造をラマン分光法で調べたところ膜厚に依存して異なる結晶相が成長していることが分かった。この様な特性とキャリアダイナミクスの関係性を知るためにフェムト秒過渡吸収分光法で伝導電子の生成・減衰過程を解析する計画であったが装置トラブルで実施出来なかった。金ナノ粒子配列基板上にTMDC材料の硫化タングステンのナノシート分散溶液を滴下することにより、可視光を強く吸収する複合膜を作製することが出来た。ラマン分光スペクトル強度の解析から、金ナノ粒子と硫化タングステンナノシート間に電場増強相互作用が働いていることが分かった。今後、電荷分離ダイナミクスとの関係を明らかにする計画である。

Visible light and near-infrared light absorption efficiency of gold structure ligand and electron transport semiconductor, acidification and migration of metal particles (TMDC)2-dimensional material layer, induced charge separation, process, second transition absorption spectroscopy, detailed study of the first objective In addition, the second objective is to evaluate the quantitative performance of the electron mobility of the water element promoter catalyst. In particular, the electronic layer is thin, and the quantum efficiency is low. In this year, the atomic layer volume method is used to prepare thin films with different thickness of 10~200 nm on the substrate. A thin film of gold is evaporated on the top of the film. The absorption spectrum of gold particle ligand is reflected by the interaction between gold thin film and gold thin film, and the absorption spectrum of gold particle ligand is reflected by the interaction between gold thin film and gold thin film. The crystal structure of acidified films depends on the thickness of the films. The characteristics of this kind of equipment are analyzed by means of transient absorption spectroscopy, and the process of generation and attenuation of conduction electrons is analyzed. The sulfurization process of TMDC material on the metal particle array substrate is carried out by dropping the sulfurization process and the visible light absorption process. Analysis of the intensity of the spectrum, the interaction between the particles and the sulfide, the enhancement of the electric field, and the separation of the particles. In the future, the relationship between charge separation and separation will be clarified.