異常光起電力効果をもつ半導性強誘電体の光触媒活性

反常光伏效应半导体铁电材料的光催化活性

• 批准号: 14654131
• 负责人: 井上 泰宣
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: Nagaoka University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14654131/
• 关键词: 異常光起電力効果; 強誘電体; 光触媒作用; 水の分解反応; 半導体酸化物; 分極場効果; 半導性強誘電体; 光触媒; ストロンチウム添加チタン酸鉛; マンガン添加チタン酸鉛; チタン酸鉛; 光触媒活性; ニオブ酸リチウム; 分極軸

昨年度は、異常光起電力効果と光触媒作用の相関を明らかにするため、強誘電体結晶として、結晶表面に対し分極軸方向が垂直で、結晶面の表裏にそれぞれ正および負分極面を露出させたチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、Mn添加チタン酸ジルコン酸鉛(MPZT)、およびSr添加チタン酸ジルコン酸鉛(SPZT)を用い、これらの結晶の表裏にそれぞれをUV光照射した場合に、正分極面では負の起電圧が、逆に負分極面では、正の起電圧が生じたが、それぞれ光起電流はPSZT>PZT>MPZTの順に増加すること,強誘電体結晶の表画にRuO_2を含浸法で担持させた光触媒活性も光起電流の大きさの順に一致すること、および正分極面の活性は、負分極面の3-10倍高いことを見出し、光起電流と光触媒作用が異常光起電力の効果を受けることを明らかにした。本年度は、異常光起電力効果をさらに発展させるため、強誘電体表面に半導体酸化物であるTiO_2やWO_3薄膜を取り付けた光触媒素子を作製し、その分極特性および光起電力特性、および水の分解反応に対する光触媒活性の分極場依存性について調べた。強誘電体結晶として、SPZTを用い、結晶の表裏(それぞれ正および負分極面)に、抵抗加熱法により金電極を薄膜として蒸着し、さらに、その電極面にTiO_2薄膜をスパッタリング法により接合して光触媒素子とした。結晶の表裏表面にRuO_2を担持させた場合に、水の分解反応に対する光触媒活性は,正分極面で負分極面よりも高く、SPZTの分極場がその表面の薄膜酸化物の光触媒の活性に顕著な効果を与えることを示した。活性増加は強誘電体結晶に依存しPSZT>PZT>MPZTの順に増加した。この序列は、異常光起電力効果の大きさの順と同じであり,異常光起電力効果は、強誘電体に接合した半導体酸化物の光触媒作用を高める上でも有用と結論した。

In the past year, the correlation between abnormal photoinduced power and photocatalytic action has been investigated. The crystal surface of ferroelectric crystals is perpendicular to the polarization axis direction. The crystal surface is exposed to both positive and negative polarization surfaces. Lead titanate (PZT), Mn doped lead titanate (MPZT), Sr doped lead titanate (SPZT) are used. In the case of UV light irradiation, the positive polarization surface has negative electromotive voltage, the negative polarization surface has positive electromotive voltage, the positive polarization surface has negative electromotive voltage, the positive polarization surface, the negative polarization surface 3-10 times the height of the negative polarization surface, the photocurrent and the photocatalytic effect, the effect of the abnormal photocurrent and the effect of the photocurrent. This year, the abnormal photoactivity effect has been developed, and TiO_2 and WO_3 thin films on the surface of ferroelectric materials have been selected for the preparation of photocatalyst elements, and the polarization characteristics, photoactivity characteristics, and polarization field dependence of photocatalyst activity on water decomposition reaction have been adjusted. Strong induction material crystal, SPZT crystal surface (both positive and negative polarization surfaces), resistance heating method, gold electrode thin film, evaporation method, electrode surface TiO_2 thin film, combination method, photocatalyst thin film The photocatalytic activity of RuO_2 on the surface of the crystal and the decomposition reaction of water are shown in the following table. The increase of activity depends on the order of PSZT>PZT>MPZT crystallization. This series of abnormal photoactive effects is very useful for the photocatalytic effect of semiconductor acidifiers.