光触媒／多波長吸収金属ナノワイヤーコアシェルアレイによる可視光利用高効率水素生成

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本研究では、局在表面プラズモン吸収を利用するため、金ナノワイヤーの作製が必要である。我々のグループでは、陽極酸化ポーラスアルミナのナノ細孔をテンプレートとして用い、金ナノワイヤーの作製を目指している。ポーラスアルミナの底部には、バリア層と呼ばれる絶縁膜が存在するので、これを上手く除去しなければ、電解メッキでの試料作製ができない。そこで、電界降下処理とエッチングを組み合わせ、バリア層の除去を進めてきたが、目標とした500nm程度の長さをもつナノワイヤーの成長には、至っていなかった。本年度では、エッチング条件等を見直した結果、300nm程度のナノワイヤーの埋め込みに成功した。また、自立した金ナノワイヤーを作製するため、ポーラスアルミナのエッチング条件を色々と試すことで、自立した金ナノワイヤーを作製することができた。この金ナノワイヤーに対して、原子層堆積法（ALD）により酸化チタンを7nm堆積させ、最終的に、酸化チタン／金ナノワイヤーコアシェルの作製に成功した。金ナノワイヤーが密に成長しているため、多くの部分で金ナノワイヤー上部に酸化チタンが堆積してしまっていたが、一部分ではナノワイヤーを酸化チタンで包み込む構造が確認された。このコアシェルを用い、530nmのグリーンレーザー照射下での水の分解実験を行なった結果、ごく少量であるが水素の発生が確認できた。得られた水素が少量となってしまった原因としては、レーザーポインターの出力が1 mWであったこと、電池駆動であるため、照射時間が1時間と限定されたこと、レーザー光の照射面積が 1mm程度であったことなどが挙げられる。このほか、ALDで堆積した酸化チタンは、アモルファス状態であり、結晶性でないため、半導体中の電子移動が阻害されている可能性もある。