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Cu_2O被覆Cu電極の光電気化学特性

Cu_2O包覆铜电极的光电化学性能

基本信息

批准号：
14050058
负责人：
桑畑進
金额：
$ 1.86万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14050058/
关键词：
光半導体電極酸化銅 p型半導体熱焼成自己増殖

项目摘要

Cu板を熱焼成により調製したCu_2O薄膜の電気化学特性を調べたところ、Li^+が存在する水溶液およびアルカリ水溶液中でCu_2Oの還元電位が異常なほど負側にシフトすることを見出した。例えば、1M LiOH中におけるCu_2O+2H^++2e^-=2Cu+H_2Oの酸化還元電位は-0.55V vs. Ag/AgClであるのに対し、同溶液中にてCu_2O被覆Cu電極の還元反応をボルタモグラムで調べたところ、-1.45V vs. Ag/AgCl付近で還元され、-0.9程度負側にシフトすることがわかった。この電位は、現段階で見積もられているCu_2Oの伝導帯下端の電位とほぼ同じである。したがって、本電極に光照射を行うことによって生じる励起電子は、電極自身を還元することが無いことが予測される。それを確かめるため、酸素で飽和した電解液に電極を入れ、定電位を印加しながら光照射を行ったところ、Cu_2Oの還元反応よりも酸素還元反応が優先的に進行した。すなわち、Cu表面に生成させたCu_2O薄膜が可視光で作動するp型半導体電極となり得ること、ならびに光還元反応時に電極自身が還元されないことが確認された。さらに、酸素で飽和した電解液に電極を入れ、電位を印加せずに光照射を行ったところ、Cu_2Oの量が増加することがわかった。これらの結果より、熱焼成にて作製したCu_2O被覆Cu電極は、可視光で駆動する半導体電極であり、なおかつ、Cu_2O量が何かの原因で減少した際には、光照射によってその量を復活できる、自己増殖型半導体電極として利用できることがわかった。

The electrochemical properties of Cu_2O thin films are modulated by the thermal sintering of Cu plates. The reduction potential of Cu_2O in aqueous solutions with Li + is abnormal. For example, the acidic reduction potential of Cu_2O+2H^++2e ^-=2Cu+H_2O in 1M LiOH is-0.55V vs. Ag/AgCl, and the reduction potential of Cu_2O-coated Cu electrode in the same solution is-1.45V vs. Ag/AgCl. The potential of Cu_2O at the lower end of the conduction band is similar to that at the lower end of the conduction band. The electrode is irradiated with light and excited to generate electrons, and the electrode itself is irradiated with light. The electrolyte is saturated, the potential is constant, the light is irradiated, the Cu_2O is reduced, and the acid is reduced preferentially. Cu_2O thin films are formed on the surface of Cu and Cu, and the p-type semiconductor electrodes are activated by visible light. The amount of Cu_2O in the electrolyte is increased due to the increase in the amount of Cu_2O in the electrolyte. As a result, the Cu_2O-coated Cu electrode is produced by thermal sintering. The semiconductor electrode is activated by visible light. The reason why the amount of Cu_2O decreases is that the amount of Cu_2O is activated by light irradiation. The semiconductor electrode is self-grown.