二重加速効果を付与した銅プラズモニック光触媒の創製と近赤外物質変換反応

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今年度は，プラズモニック光触媒の機能化および金（Au）粒子の助触媒特性に関する新たな知見を得た．1.Ta2O5をAuナノ粒子の支持体として用い，新しい光アノードを構築した．析出沈殿法で調製したAu/Ta2O5粉末をスキージ法によりFTOガラス上に固定し，Au/Ta2O5/FTO電極を作製した．Au/Ta2O5/FTO電極を光アノードに用い，0.8 V vs. RHEの定電位下，400 nm以上の可視光を照射すると，水素と酸素が2：1の割合で生成することを確認した．比較的卑な伝導帯電位を有するTa2O5をAuプラズモニック光触媒の支持体として用いたことで，表面プラズモン共鳴によって生成した電子は高い電位を維持したまま対極に移動し，そこでプロトン（H+）の還元反応が効率的に進行した．これにより，小さな外部バイアス下で水分解反応を進行させることに成功した．2.また，Auプラズモニック光触媒の特性評価をする中で，アルデヒド（ベンズアルデヒド（BAD））と第1級アミン（アニリン（AN））を原料とする第2級アミン（N-フェニルベンジルアミン（PBA））の生成反応に対して，Au粒子がTiO2の助触媒として優れた性能を示すことを見いだした．助触媒の検討から，Auを用いた場合に高収率でPBAが得られることがわかった．本反応は2段階反応で構成される．第1段階ではTiO2の酸触媒特性を利用してBADとANからベンジリデンアニリン（BAN）を生成した．そして第2段階では，TiO2の光触媒作用とAuの助触媒特性を利用し，光照射下で生成した電子とアルコールを酸化することで生成したH+から，Au上に活性水素種を形成させ，BANを水素化することでPBAを生成することを見いだした．以上の研究によって，Auナノ粒子を構成要素とする光触媒系の新たな特性を見いだすことができた．