ナノ構造酸化チタン薄膜の作成と評価

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本研究においては、TiO_2の電着および、Ti基板の陽極酸化によって溶液中から直接基板上へナノサイズの結晶性の薄膜を均一に成膜し、電気化学的特性は主にエレクトロルミネセンス(EL)より明らかとし、ブランクライト照射時のo-クレゾールの分解速度より触媒活性に関する知見を得ることを試みた。電着は前駆物質溶液(チタニール溶液)をエタノール、蒸留水で希釈した電着溶液中で、SCE、白金電極を用いた3電極法でカソード電位下で定電位電解を行いTi金属板上に成膜した。得られた膜を空気雰囲気中で400-800℃で熱処理を行い結晶化を施した。また、陽極酸化はβ-GPと酢酸塩の水溶液中で2電極法で定電流電解を行い直接基板を酸化した。得られた膜はXRDによりその同定を行った。また、薄膜を電極とし様々な電気化学的特性の測定を行った。電着で得られた膜は熱処理400℃ではアナターゼリッチ、500-700℃では混在、800℃ではルチルであることが確認できた。また、SEM写真によりナノサイズの薄膜であることを確認した。陽極酸化で得られた膜は酢酸塩の濃度を変化させることによりアナターゼリッチからルチルリッチの膜まで変化することを確認した。エレクトロルミネセンスの測定結果より可視部の発光は表面準位が多い熱処理温度が500℃の膜が発光強度が最大で、赤外部はルチル構造の熱処理800℃の膜が最大であることが明かとなった。また、o-クレゾールの分解速度の測定では熱処理温度600℃の膜つまり、アナターゼ型とルチル型が混在している膜が分解速度が最も大きく、触媒活性が高いことが明かとなった。また、陽極酸化で得られた膜はアナターゼリッチの膜が分解速度が最も大きいという結果が得られた。この違いについては今後の研究で明かにする予定である。