可視光応答新規光電子機能酸化物の共鳴ラマン散乱法による探索と化学合成

本研究課題では可視光領域で励起波長を自由にかつ容易に可変できるという特徴を有するレーザーラマン分光法を用いて、可視光で応答し機能を発現する光触媒や可視光で光誘起構造変化を示す可視光応答型光電子機能酸化物の探索ならびにそれら酸化物の高機能化を自指した化学合成の手法を開発することを目的とする。本年度は可視光で作動する水分解光触媒の化学合成と実際の水分解光触媒活性のテストを併せて実施した。得られた研究成果は以下の通りである。(1)錯体重合法による層状ペロブスカイト酸化物RbLaNb_2O_7及びRbLaTa_2O_7の化学合成クエン酸とエチレングリコールとの間のポリエステル化反応を基礎とする錯体重合法を用いてRbLaNb_2O_7及びRbLaTa_2O_7の合成を試みた。五塩化ニオブ又は五塩化タンタルをメタノールに過酸化水素水と共に溶解させ、酸化ランタン及び炭酸ルビジウムのクエン酸・エチレングリコール溶液と混合させることにより均一な出発溶液を用意することに成功した。この溶液系を錯体重合化させることによって得られる高分子ゲルを700-800℃で熱処理することにより単相の目的サンプルを得ることに成功した。(2)イオン交換による(MCl)LaNb_2O_7の合成RbLaNb_2O_7のルビジウムサイトを様々な遷移金属の塩化物又は遷移金属でイオン交換させ、可視光領域に吸収端を持たせることに成功した。(3)イオン交換後の層状ペロブスカイト酸化物の水分解光触媒活性(CuCl)LaNb_2O_7は助触媒を担持せずとも水銀ランプ照射下において3.5マイクロモルの水素の発生を示した。またコバルトで交換されたサンプルは10.2マイクロモルと高い活性を示した。

本研究課題では可視光領域で励起波長を自由にかつ容易に可変できるという特徴を有するレーザーラマン分光法を用いて、可視光で応答し機能を発現する光触媒や可視光で光誘起構造変化を示す可視光応答型光電子機能酸化物の探索ならびにそれら酸化物の高機能化を自指した化学合成の手法を開発することを目的とする。本年度は可視光で作動する水分解光触媒の化学合成と実際の水分解光触媒活性のテストを併せて実施した。得られた研究成果は以下の通りである。(1)錯体重合法による層状ペロブスカイト酸化物RbLaNb_2O_7及びRbLaTa_2O_7の化学合成クエン酸とエチレングリコールとの間のポリエステル化反応を基礎とする錯体重合法を用いてRbLaNb_2O_7及びRbLaTa_2O_7の合成を試みた。五塩化ニオブ又は五塩化タンタルをメタノールに過酸化水素水と共に溶解させ、酸化ランタン及び炭酸ルビジウムのクエン酸・エチレングリコール溶液と混合させることにより均一な出発溶液を用意することに成功した。この溶液系を錯体重合化させることによって得られる高分子ゲルを700-800℃で熱処理することにより単相の目的サンプルを得ることに成功した。(2)イオン交換による(MCl)LaNb_2O_7の合成RbLaNb_2O_7のルビジウムサイトを様々な遷移金属の塩化物又は遷移金属でイオン交換させ、可視光領域に吸収端を持たせることに成功した。(3)イオン交換後の層状ペロブスカイト酸化物の水分解光触媒活性(CuCl)LaNb_2O_7は助触媒を担持せずとも水銀ランプ照射下において3.5マイクロモルの水素の発生を示した。またコバルトで交換されたサンプルは10.2マイクロモルと高い活性を示した。