準安定相を有する新規高活性水分解光触媒の創製

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半導体光触媒を用いた水分解によるソーラー水素製造は，資源・エネルギー・環境問題を解決するための重要な研究課題である。本技術の実用化のためには，高活性な水分解光触媒の開発が求められている。光触媒の高活性化には，「バンドギャップの狭窄化」および「光励起キャリヤの再結合の抑制」が不可欠である。申請者は，光触媒の結晶構造の歪みの解消がこれらの要素に対して優位に働く可能性があることに着目した。歪みの少ない準安定相を有する新規水分解光触媒を開発し，水分解の高活性化を目指すことが本研究の目的である。当該年度では，モデル光触媒として，ペロブスカイト型の結晶構造を有するNaTaO3およびAgTaO3を用いた。これらの酸化物は高温下でCubic相を有することが報告されている。そこで，Cubic相を有するNaTaO3およびAgTaO3光触媒を合成することを目指した。固相合成後の両サンプルを高温下の電気炉から取り出し，直ちに液体窒素下で急冷処理を施した。AgTaO3において，高温下の電気炉から取り出した粉末の色を確認したところ，色が黄色に変化していたが，液体窒素下で冷やした後の粉末の色は紫色を呈していた。これはAgナノ粒子が粒子表面上に析出したためだと考えられる。そして，そのX線回折パターンを調べたところ，AgTaO3において，歪み由来の分裂したピークが一つのピークに近づいていることを確認した。しかしながら現状，完全なCubic相のAgTaO3は得られてない。本研究の目的を達成するためには，更なるストラテジーが必要である。