非対称多孔質基板上に担持したチタニア薄膜光触媒による水の完全光分解

使用负载在不对称多孔基底上的二氧化钛薄膜光催化剂对水进行完全光解

• 批准号: 07651012
• 负责人: 安盛 敦雄
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07651012/
• 关键词: 光触媒; TiO_2; 薄膜; ゾルゲル法; スパッター; 多孔質基板; 水素; フラットバンド電位

本研究ではアルミナ質非対称多孔質基板上に白金薄膜及びTiO_2薄膜をスパッター法及びゾルゲル法を用いてコーティングすることにより多層構造を持つ光触媒を作製した。また種々の測定手段を用いて得られた試料のキャラクタリゼーションを行うとともに,光照射による水溶液中からの水素発生量を測定し試料の光触媒特性を評価した。まずXPS測定,FE-SEM観察などの結果より,TiO_2薄膜の厚さを約20〜350nmまで制御して作製できること,350℃以上での熱処理により触媒活性の高いAnatase相TiO_2が得られることが分かった。またエタノール水溶液中での光照射による水素発生実験を行った結果,TiO_2単位質量当たりの水素発生速度は最大0.20mol/hであった。この値を市販の一般的なPt担持TiO_2(Anatase)微粒子の測定値と比較した結果,水素発生速度が約8倍になっていることが分かった。一方,白金基板上に同様の方法でTiO_2薄膜を作製しKCl水溶液中でのポテンショスタットを用いた電気化学的電流-電位測定を行った結果,光電流値は照射光量に対する応答性を示し,フラットバンド電位は-0.5〜-0.7VvsSCEの値が得られ,TiO_2相の伝導帯下端の電位は水の還元電位(H^+/H_2)より負側にあることを確認した。さらにマグネトロンスパッター装置を用いてガラス基板にコートした金属Ti薄膜あるいは金属Ti基板上にTiO_2薄膜を形成した試料を作製し電気化学的電流-電位測定を行った結果,光電流値が白金基板上にコートした場合と比較して約20倍になっていることが分かった。以上の結果より非対称多孔質基板上に白金・TiO_2薄膜をヲコートした多層構造の光触媒が高い光触媒活性を持つことが明らかになった。今後は各薄膜をさらに高度に複合化することにより,より高活性の光触媒材料を得られるものと考えられる。

In this study, platinum thin films and TiO_2 thin films were deposited on a non-symmetric porous substrate using a multi-layer structure to fabricate photocatalysts. The measurement method is used to determine the amount of water emitted from the aqueous solution under light irradiation and to evaluate the photocatalytic properties of the sample. XPS and FE-SEM measurements show that the thickness of TiO_2 thin films is about 20 ~ 350nm, and the heat treatment temperature is above 350 ℃. The results show that the maximum rate of water element formation in TiO_2 solution is 0.20mol/h. Compared with the measured values of Pt supported TiO_2(Anatase) particles in the market, the rate of water element formation is about 8 times higher. On the other hand, TiO_2 thin films were prepared on platinum substrates by the same method. The results of current-potential measurement of electrochemistry in KCl aqueous solution showed that the photocurrent was responsive to the amount of irradiation. The potential at the lower end of the conduction band of TiO_2 phase was confirmed to be the negative side of the reduction potential (H^+/H_2). The results of the electrochemical current-potential measurement of the sample prepared by the process of forming a TiO2 thin film on a metal Ti substrate show that the photocurrent value is about 20 times higher than that of the platinum substrate. As a result, platinum and TiO_2 thin films on non-symmetric porous substrates are highly active photocatalysts with multilayer structures. In the future, each thin film will be highly composited, and highly active photocatalyst materials will be prepared.