半導体光触媒に対する水の酸化助触媒の選定指針の確立

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酸化チタン粉末上に修飾した酸化ニッケルナノ粒子に対し、複数条件下にて電子の化学ポテンシャル測定を行った。その結果、酸化ニッケルナノ粒子が有する水の酸化反応に対する電子の化学ポテンシャルは、共存する化学種によって大きく異なることが明らかとなった。具体的な見積もり手法としては、pH緩衝剤としてホウ酸・リン酸・さらにはテトラフルオロシリコンナトリウム錯体を用い、異なる配位子を有する複数のRu(II)錯体光増感剤による水の光酸化反応を行った。その結果、リン酸・テトラフルオロシリコンナトリウム錯体水溶液では酸素生成が確認されなかったpH条件(pH～7)において、ホウ酸水溶液を用いると触媒的に酸素が生成することが確認された。このことから、ホウ酸水溶液では電子の化学ポテンシャルがより負側に位置していることが考えられる。つまり、酸化ニッケルナノ粒子は、周囲の環境によってその反応性が敏感に変化することが明らかとなった。一方、酸化コバルトや酸化イリジウム、酸化ルテニウムでは、pH緩衝剤の違いによる多少の反応性の変化は認められたものの、酸化ニッケルで確認されたほどの大きな差は確認されなかった。酸化ニッケルは電極触媒において、電解質の化学種によって過電圧や電流応答が変化することが過去に報告されているため、本研究にて確認された現象もそれに類するものであると推察される。したがって本研究では、水溶液中に懸濁しているナノ粒子に対し、電極触媒で立証されている現象を初めて観測できた。