電子・正孔の光検出による界面光化学反応計測

利用电子和空穴的光电检测测量界面光化学反应

• 批准号: 17029073
• 负责人: 加藤 隆二
• 金额: $ 2.94万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17029073/
• 关键词: 過渡吸収; 酸化チタン; 光触媒; 高感度分光

昨年度開発した装置を用いて、酸化チタンのナノ微粒手膜における光触媒反応と色素増感太陽電池の初期過程の解明を指向した研究をすすめた。具体的には下記の各課題について検討した。光触媒系については、(1)メタノールと酸化チタン中の正孔の反応におけるメタノール濃度効果、(2)過渡吸収スペクトルにおける励起密度依存性。また、色素増感太陽電池の初期過程については、(3)電子注入効率の励起波長依存性、(4)高性能増感色素であるN3色素の会合状態について検討した。(1)については、メタノールをアセトニトリルで希釈した際の反応速度・収率の変化を計測した。希薄溶液では正孔との反応速度が1マイクロ秒程度となり、収率は0.3程度となった。これは高濃度での300ピコ秒の反応速度、100%の収率の反応と大きく異なっており、顕著な濃度効果が観測されたといえる。この理由としてメタノールの表面吸着現象との関係から議論を進めている。(2)については、電子と正孔によって生じる過渡吸収スペクトルが高密度励起下で大きく変化することを見いだした。これは電子のトラップ状態の変化として説明することができることがわかった。これらの結果については現在論文を執筆中である。(3)については、高感度過渡吸収分光装置を用いて酸化チタン表面に吸着した増感色素からの電子注入効率を励起波長を変えながら測定した。異なる電子励起状態を励起した場合でも電子注入効率は80%を越える高い値を示すことがわかった。励起状態の緩和速膜と電子注入速度の関係を考察した。また、電子注入が起こらないとされるジルコニアについても検討し、励起状態の寿命を評価した。(4)については、色素増感太陽電池として最も有望とされている増感色素の1つであるN3色素について近赤外過渡吸収スペクトルの解析から会合状態についての情報が得られることを明らかにし、実際にジルコニア上では会合体が形成されていることを明らかにした。これらの結果の一部は論文として公表した。また、新しい過渡吸収分光の可能性を探るため、マイクロ波領域での過渡吸収の可能性について検討し、予備的な測定を行った。マイクロ波領域の過渡吸収測定では、電子や正孔の生成量とそれらの移動度の積に比例する信号強度が得られるため、トラッピング過程等、新しい情報が得られることがわかってきた。

Research on the initial process of photocatalytic reaction and pigment sensitization of solar cells in the development of solar cells Specific information on each topic is recorded below. Photocatalyst system has three characteristics: (1) concentration effect of positive pore and negative pore in photocatalyst system;(2) density dependence of transition absorption. (3) Dependence of electron injection efficiency on excitation wavelength;(4) Investigation of aggregation state of N3 pigment with high performance. (1)In addition, the speed and rate of reflection during the process of reflection are measured. For thin solutions, the positive and negative velocity is 1 second, and the negative velocity is 0.3 seconds. For high concentration, 300 seconds of reflection speed, 100% of reflection rate, and high concentration of reflection rate, the results of measurement are as follows: The reason for this is that the surface adsorption phenomenon and the relationship between them are discussed. (2)In the middle of the room, the electron and the positive hole are generated, and the transition absorption is generated. Under the high density excitation, the transition is generated. The electronic state is changed. The result is that the paper is being written. (3)For example, a high sensitivity transition absorption spectrometer can be used to measure the absorption and electron injection efficiency of a dye on the surface. The electron injection efficiency is 80%. The relationship between the relaxation velocity of excitation state and electron injection velocity was investigated. The life of the excited state is evaluated. (4)In addition, the pigment sensitizing solar cell is expected to increase the sensitivity of the pigment. The pigment is expected to increase the sensitivity of the pigment. The pigment is expected to increase the sensitivity of the pigment. The pigment is expected to increase the sensitivity of the pigment. The pigment is expected to increase the sensitivity of the pigment. The results of this study are as follows: To explore the possibility of transient absorption spectroscopy in the new wave domain, to investigate and prepare for the measurement of transient absorption spectroscopy The measurement of transient absorption in the field of electron and positive holes, the ratio of the product of the degree of movement, the signal intensity, the process of transition, etc., and the information obtained.

项目成果

Effect of excitation wavelength on electron injection efficiency in dye-sensitized nanocrystalline Ti02 and Zr02 films.

激发波长对染料敏化纳米晶 TiO2 和 ZrO2 薄膜中电子注入效率的影响。

• 发表时间: 2006
• 期刊: C. R. Chimie 9
• 作者: 加藤;古部;村井;玉城;原;立矢
• 通讯作者: 立矢

Near-IR transient absorption spectra of N3 dye as a probe of aggregation on nanocrystalline semiconductor films

• DOI: 10.1016/j.cplett.2006.04.029
• 发表时间: 2006-06
• 期刊: Chemical Physics Letters
• 影响因子: 2.8
• 作者: M. Murai;A. Furube;M. Yanagida;K. Hara;R. Katoh

Effect of pH on absorption spectra of photogenerated holes in nanocrystalline TiO2 films

• DOI: 10.1016/j.cplett.2007.03.017
• 发表时间: 2007-04
• 期刊: Chemical Physics Letters
• 影响因子: 2.8
• 作者: Toshitada Yoshihara;Y. Tamaki;A. Furube;M. Murai;K. Hara;R. Katoh

Reaction of holes in nanocrystalline TiO2 films evaluated by highly sensitive transient absorption spectroscopy

• DOI: 10.1016/j.cattod.2006.07.048
• 发表时间: 2007-02-15
• 期刊: CATALYSIS TODAY
• 影响因子: 5.3
• 作者: Murai, Miki;Tamaki, Yoshiaki;Katoh, Ryuzi
• 通讯作者: Katoh, Ryuzi