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時間分解分光計測を利用した光触媒機構初期過程の解明

使用时间分辨光谱测量阐明光催化机制的初始过程

基本信息

批准号：
17029015
负责人：
岩田耕一
金额：
$ 3.46万
依托单位：
The University of Tokyo
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：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

研究代表者らは,平成18年度に東京大学大学院理学系研究科の岩澤康裕教授,唯美津木助手,東京大学大学院新領域創成科学研究科の佐々木岳彦助教授との共同研究を行い,7種類の異なる酸化チタン触媒(アナタース型結晶3種類,ルチル型結晶3種類,および両者の混合型1種類)の粉末試料を光照射することで生成させたキャリアのフェムト秒動力学を,波長0.9から1.5μmで10^<-4>の吸光度差をマルチチャンネル検出できるフェムト秒時間分解近赤外分光計を利用して測定した.また,これらの試料中の1次粒子の粒径をX線回折測定によって見積った.この2種類の実験によって得られたキャリアの減衰速度と1次粒子の粒径の間には,次のような関係があった.(1)アナタース型結晶の粒径66nmおよび52nmの試料では,光励起後1ピコ秒以内に電子に由来する波長950nmでの吸収強度が消失した.これに対し,粒径15nmの試料では,同じ波長での吸収強度が数十ピコ秒後も観測された.(2)ルチル型結晶の粒径69nmおよび71nmの試料では,光励起後0.2ピコ秒以内に波長950nmでの吸収強度が負になった.これに対し,粒径25nmの試料では,同じ波長での正の吸収強度が数十ピコ秒後も観測された.(3)混合型(P-25)の試料中のアナタース型結晶の粒径は30nmであった.この試料では,波長950nmでの吸収強度が数十ピコ秒後でも観測された.今年度の研究で,酸化チタン微粒子中でのキャリア動力学が結晶型や粒径に依存して大きく変化する様子をフェムト秒の時間領域で直接観測することができた.光触媒反応の出発点でもあるキャリアの生成および減衰過程に対する基礎的理解の基盤となる実験結果を提供できた.

Professor Yasuhiro Iwasawa, Assistant Professor Tsuki Umi, Graduate School of Science, The University of Tokyo; Professor Hikosuke Saki, Graduate School of New Field Science, The University of Tokyo; and Joint Research Institute, 7 Types of Heterogeneous Acidizing Catalysts. The powder sample was irradiated with light, and the absorbance of the sample was measured by a time resolution spectrometer at a wavelength of 0.9 to 1.5μm<-4>. The particle size of the primary particles in the sample was determined by X-ray backscattering. The relationship between the particle size of the first order particles and the decay rate of the second order particles is discussed. (1)The absorption intensity at the wavelength of 950nm due to electron origin disappeared within 1 second after excitation for samples with particle sizes of 66nm and 52nm. For samples with particle size of 15nm, the absorption intensity at the same wavelength was measured after several tens of seconds. (2)The absorption intensity of the sample with a particle size of 69nm to 71nm of the sigmoid crystal is negative within 0.2 seconds after excitation at a wavelength of 950nm. For samples with particle size of 25nm, the positive absorption intensity at the same wavelength was measured in tens of seconds. (3)Mixed type (P-25) in the sample, the particle size of the crystal is 30nm. The absorption intensity of the sample at 950nm was measured in tens of seconds. This year's research shows that the kinetics of acidification in fine particles depends on the crystal type and particle size, and the time domain of acidification is directly measured. Photocatalyst reaction point of development, the formation of degradation and degradation of the process of basic understanding of the basis of the results provided