半導体超微粒子を固定した電極の調製とその光電気化学特性

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本年度は,電気泳動電着によりTiO_2超微粒子ゲル膜を固定した電極の調製法,ならびに金電極上の自己集合膜へのCdS超微粒子の固定法を確立し,各電極のキャラクタリゼイションと光電気化学特性を調べた.TiO_2ゲル膜を固定した電極の調製と,それを用いた二酸化炭素の光還元反応1)塩酸および安定化剤としてポリピロリドンを含むイソプロパノールにチタンイソプロポキシドを滴下することにより,TiO_2超微粒子を合成する.それへ白金電極を入れて30V/cmの電圧を印加することにより,陰極上にTiO_2超微粒子のゲル膜が生成することを見出した.膜中のTiO_2量は63wt%であり,また超微粒子の粒径は2〜4nmであることが,TEM観察により明らかとなった.2)白金メッシュ電極上にTiO_2超微粒子膜を固定し,それを正孔捕捉剤としてイソプロパノールを含む炭酸プロピレン溶液に浸漬して二酸化炭素を飽和させた後に高圧水銀アーク燈の光を膜に照射すると,二酸化炭素の還元生成物としてメタノールのみが選択的に生成した.^<13>CO_2を用いたラベリング実験を行い,生成物を質量分析と^<13>C-NMRにより調べたところ,生成したメタノールは全てCO_2の還元によって得られた物であることが明らかとなった.CdS超微粒子の電極への固定と,そのSTM観測1)2-アミノエタンチオールで表面修飾したCdS超微粒子(平均粒径:3nm)を合成し,それを分散させた水溶液に3,3′-ジチオビス(プロピオン酸スクシンイミジル)の自己集合単分子膜で被覆した金電極を浸漬することにより,CdS超微粒子の固定を試みた.2)調製した電極を,STMにより観察したところ,平均粒径が3nm粒子が観測され,CdS超微粒子が固定されていることが明らかとなった.観測した粒子がCdSであることは,STS測定によるバンドギャップが分光的に調べたものと一致することからも確認することができた.