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時間分解赤外分光法による光触媒上の励起キャリアーによる吸着分子の反応過程観察

利用时间分辨红外光谱观察光催化剂上激发载流子吸附分子的反应过程

基本信息

批准号：
12740395
负责人：
山方啓
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Kanagawa Academy of Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

平成12年度の研究成果により、申請者は時間分解赤外分光法が紫外光照射により生成した二酸化チタン光触媒上の光励起電子の減衰過程を追跡できる有力な手法になることを報告した。本年度は、この時間分解赤外分光法を用いて、いくつかの光触媒反応について調べた。プラチナを担持した二酸化チタン上での水の分解反応は、メタノール等の有機物を添加することで、水素生成活性が飛躍的に向上することが知られている。これは、メタノールが正孔を不可逆的に消費するためである。メタノールが正孔を消費する機構には、水酸基を経由するモデルと直接反応するモデルが提案されているが、いずれも、同様な中間体を経由して、同じ生成物を与えるので、これらを実験的に区別することは困難であった。この機構を明らかにするために、水とメタノール分子との正孔の反応速度を比較する実験を行った。気相に水とメタノールの混合ガスを導入して、触媒に紫外光を照射すると、光照射直後(<50ns)の二酸化チタン上の光励起電子の数が、純粋な水を導入した場合に比べて著しく増加した。この結果は、本装置の時間分解能である50ナノ秒以内に正孔がメタノールにより効率よく消費され、その結果、再結合が阻害されたことを示唆している。また、メタノールの混合比を増加させると、その光励起電子の数はさらに増加することから、正孔の消費に水は直接関与していないことが示唆された。FTIRを用いて、定常状態における表面吸着種の変化を調べたところ、メタノール添加率の増加に伴い表面水酸基の数は減少し、メタノールのみの時には、ほぼ完全にメトキシ基と置換することが分かった。以上の結果から、正孔は水や表面水酸基を経由しないで、メタノールやメトキシ基と直接反応していることが分かった。

The applicant reported on the research results of Heisei 12, and the powerful method of tracing the decay process of photoexcited electrons on photocatalyst by time decomposition infrared spectroscopy and ultraviolet irradiation. This year, the time decomposition infrared spectroscopy method was used to adjust the photocatalytic reaction. The organic matter such as water decomposition reaction and water production activity on the surface of the catalyst is added to the catalyst, and the water production activity is increased. This is the first time I've ever seen a woman. For example, if a product is a product of the same type, it is difficult to distinguish it from another product. The mechanism of this invention is characterized by the following: The number of photoexcited electrons on the surface of the catalyst after UV irradiation (<50ns) increases when pure water is introduced. The result is that the time decomposition energy of the device can be reduced to less than 50 seconds, and the positive hole can be reduced to less than 50 seconds. The number of electrons excited by light increases, and the number of electrons consumed by light increases. FTIR spectra show that the surface adsorption species change in the steady-state, and the surface adsorption species change in the steady-state. The above results show that the surface of the pore water acid base is from the middle of the pore water base to the middle of the pore water base