ミクロ反応場を用いる半導体ナノ粒子およびナノ微細構造光機能材料合成に関する研究

利用微反应场合成半导体纳米颗粒和纳米结构光学功能材料的研究

• 批准号: 15033244
• 负责人: 平井 隆之
• 金额: $ 2.24万
• 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: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15033244/
• 关键词: ナノ粒子; 逆ミセル; 量子サイズ効果; 光触媒; 光機能界面; 複合材料; 光化学反応; 水素製造

本年度は、主としてCdSナノ粒子を固定化したTiO_2粒子の合成と光触媒特性について検討した。mercaptoacetic acid (MAA)を含む水溶液中でCdSナノ粒子を合成したのち、TiO_2粒子を添加・攪拌することにより、MAAで表面修飾されたCdSナノ粒子をカルボキシル基を介して固定化した(CdS-MAA-TiO_2)。CdSナノ粒子径はMAA濃度で制御した。合成した複合材料におけるCdSナノ粒子-TiO_2間の相互作用を、CdSナノ粒子からの蛍光発光によって調べた。比較のために作製したCdS-MAA-Al_2O_3ではCdSナノ粒子の蛍光は消光されないが、CdS-MAA-TiO_2においては顕著な消光が見られ、CdSからTiO_2への電子移動が起こりやすいことを示唆した。CdS-MAA-TiO_2ではCdSナノ粒子-TiO_2粒子間の距離が短く、また結合(-COO^-)部分の共鳴構造の形成などが影響していると考えられる。2-プロパノール水溶液に懸濁し可視光照射した際の水素生成量で光触媒特性を評価した。CdS-MAA-TiO_2で大きな水素生成量が得られた。これはCdS上で励起された電子と正孔の電荷分離がTiO_2との相互作用によって促進されるためと考えられ、蛍光の消光特性の結果と一致している。また、CdS-MAA-TiO_2において、ルチル構造の参照触媒TIO-3を用いた場合に、アナタース含有量の多いST-21やP-25よりも水素生成量が多く、さらにCdSナノ粒子径の減少に伴って、CdS単位モル量当たりの水素生成量が増大し、CdSナノ粒子の微細化の効果が認められた。ナノスケールのポア構造を有するサブミクロンサイズのルチル型H-TiO_2粒子を用いて合成したCdS-MAA-H-TiO_2においては、CdSナノ粒子固定化量の増大とともにCdS単位モル量当たりの水素生成量が増大した。これより、TiO_2粒子の適切な表面微細構造がナノ粒子を固定化・安定化する能力を増大させることを示した。

This year は, main と し て CdS ナ ノ を immobilized particles し た TiO_2 particles の synthetic と photocatalytic properties に つ い て beg し 検 た. を mercaptoacetic acid (MAA) in aqueous solution containing む で CdS ナ ノ particle を synthetic し た の ち, を TiO_2 particles adding stirring す る こ と に よ り, MAA で surface modification さ れ た CdS ナ ノ particle を カ ル ボ キ シ ル base を interface し て immobilized し た (CdS - MAA - TiO_2). The particle size of CdSナノ and the concentration of MAA で control た. Synthetic し た composites に お け る CdS ナ ノ の interaction between particles - TiO_2 を, CdS ナ ノ particle か ら の 蛍 発 light に よ っ て adjustable べ た. Is の た め に cropping し た CdS - MAA - Al_2O_3 で は CdS ナ ノ particle の 蛍 は light extinction さ れ な い が, CdS - MAA - TiO_2 に お い て は 顕 the な extinction が see ら れ, CdS か ら TiO_2 へ の electronic mobile が こ り や す い こ と を in stopping し た. CdS - MAA - TiO_2 で は CdS ナ ノ - TiO_2 particles が の distance between short く, ま た combination (COO ^ -) の の resonance structure formation な ど が influence し て い る と exam え ら れ る. 2-プロパノ プロパノ 価 aqueous solution に suspension <s:1> visible light irradiation <s:1> た international <s:1> hydrogen production で photocatalyst properties を evaluation 価 た た CdS-MAA-TiO_2で large な な amount of hydrogen produced が obtained られた. こ れ は CdS on で wound up さ れ た electronic と の is hole charge separation が TiO_2 と の interaction に よ っ て promote さ れ る た め と exam え ら れ, 蛍 の light extinction characteristics の と consistent し て い る. ま た, CdS - MAA - TiO_2 に お い て, ル チ の reference catalyst TIO - 3 を ル structure with い た に, ア ナ タ ー ス contains more than quantity の い 21 や ST - P - 25 よ り も water element generation が く, さ ら に CdS ナ ノ の reduce に particle diameter with っ て, CdS 単 モ ル amount when た り の water element generation が raised large し, Cd The effect of Sナノ particle <s:1> miniaturization <e:1> is が recognized められた. ナ ノ ス ケ ー ル の ポ ア a す を construction る サ ブ ミ ク ロ ン サ イ ズ の ル チ ル type H - を TiO_2 particles with い て synthetic し た CdS - MAA - H - TiO_2 に お い て は, CdS ナ ノ の raised large amount of particles immobilized と と も に CdS 単 a モ ル amount when た り の water element generation が raised large し た. こ れ よ り, TiO_2 particles の appropriate な surface micro structure が ナ ノ を immobilized particles, stabilization す る power を raised さ せ る こ と を shown し た.

项目成果

Takayuki Hirai: "Preparation of ZnS : Mn Nanoparticles in reverse Micellar Systems and their Photoluminescent Properties"Journal of Chemical Engineering of Japan. 37(印刷中). (2004)

Takayuki Hirai：“反胶束系统中 ZnS：Mn 纳米粒子的制备及其光致发光特性”，日本化学工程学报 37（出版中）。

Preparation of Sr_2CeO_4:Eu^<3+>,Dy^<3+> white Luminescence Phosphor Particles and Thin Films Using an Emulsion Liquid Membrane System

乳液液膜系统制备Sr_2CeO_4:Eu^<3>,Dy^<3>白色荧光粉颗粒及薄膜

• 发表时间: 2005
• 期刊: The Journal of Physical Chemistry B 109
• 作者: Takayuki Hirai;et al.
• 通讯作者: et al.

Preparation of ZnS : Mn Nanoparticles in reverse Micellar Systems and their Photoluminescent Properties

反胶束体系中ZnS:Mn纳米粒子的制备及其光致发光性能

• 发表时间: 2004
• 期刊: Journal of Chemical Engineering of Japan 37(5)
• 作者: Takayuki Hirai;Fakayuki Hirai;Fakayuki Hirai
• 通讯作者: Fakayuki Hirai

Preparation of Sr2CeO4 Blue Phosphor Particles and Rare Earth (Eu, Ho, Tm, or Er)-Doped Sr2CeO4 Phosphor Particles, Using an Emulsion Liquid Membrane System

• DOI: 10.1021/jp040220p
• 发表时间: 2004-07
• 期刊: Journal of Physical Chemistry B
• 影响因子: 3.3
• 作者: T. Hirai;Y. Kawamura

Preparation of Y2O3:Eu3+ nanoparticles in reverse micellar systems and their photoluminescence properties.

反胶束体系中Y2O3:Eu3纳米颗粒的制备及其光致发光性能。

• DOI: 10.1016/j.jcis.2004.03.070
• 发表时间: 2004
• 期刊: Journal of colloid and interface science
• 影响因子: 9.9
• 作者: T. Hirai;Y. Asada;I. Komasawa
• 通讯作者: I. Komasawa