可視光反応型光触媒スパッタ膜の形成と有機化合物の分解

可见光反应光催化溅射薄膜的形成及有机化合物的分解

基本信息

批准号：
04F04380
负责人：
高橋隆一
金额：
$ 1.54万
依托单位：
University of Toyama
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度に引き続き、CdS薄膜上へ形成されたTiO_2(TiO_2/CdS)光触媒二層膜、CdS薄膜上へ形成された窒素ドープTiO_2(TiO_xN_y/CdS)光触媒二層膜、等の結晶および表面微細構造、光学特性、光触媒特性を調べた。CdS薄膜は次に示す2つの異なったケミカルバス法で形成された。1)前駆体としてアンモニアを使用する方法、2)アンモニアを使用しない方法である。CdS薄膜をガラス基板上に形成し、その上にTiO_2およびTiO_xN_y薄膜を形成し、二層膜を作製した。CdS形成膜の結晶構造やバンドギャップはアンモニア量と形成条件により変化した。これらのヘテロ接合構造では、異なった半導体粒子間をキャリア(電子-正孔)が膜厚方向(膜面)に垂直に移動するために光励起キャリアの再結合が抑制され、光触媒特性が有効に改善された。TiO_2/CdS光触媒二層膜では、可視光を照射した場合、下地層のみが応答し、伝導帯へ励起された電子は不活性な状態にあるTiO_2の伝導帯へ注入される。下地層の価電子樽がTiO_2のそれよりもマイナスとなるため、CdS半導体内で形成された正孔はそこに留まり、TiO_2側へは移動できない。このことにより、2つのキャリアを有効に分離することができる。一方、TiO_xN_y/CdS光触媒二層膜では、両方の半導体が可視光に応答するため、より多くのキャリアが形成され、光触媒効率が著しく向上したと推論した。メタノールやエタノールガスは最終的には二酸化炭素と水に分解されたが、CdS/TiO_2光触媒の分解効率はTiO_2単層膜の4倍、TiO_xN_y薄膜の2倍、TiO_xN_y/CdS二層膜の分解効率はTiO_2単層膜の5倍であることが分った。CdSとTiO_2の二層構造はキャリアの分離に有効であることが示された。

从去年开始，我们研究了在CDS薄膜上形成的TIO_2（TIO_2/CDS）光催化双层膜的晶体，表面微观结构，光学特性和光催化特性，以及氮气掺杂的Tio_2（Tio_xn_y/cds）（Tio_xn_y/cds）薄膜薄膜薄膜薄膜薄膜。 CDS薄膜由两种不同的化学浴方法形成，如下所示：1）一种使用氨作为前体的方法，以及2）一种不使用氨的方法。在玻璃基板上形成了CD薄膜，并在其上形成TiO_2和TiO_xn_Y薄膜以形成双层膜。 CDS形成膜的晶体结构和带状隙因氨和形成条件而异。在这些异质结构中，载体（电子孔）在不同的半导体颗粒之间垂直在膜厚度方向（膜表面）移动，因此抑制了光激发载体的重组，从而有效地改善了光催化特性。在TIO_2/CDS光催化双层膜中，当辐照可见光时，只有底层响应，并且将激发到传导带的电子被注入TIO_2的传导带中，而Tio_2的传导带处于不活动状态。由于基础层中的价电子枪管比TIO_2的桶变为负，因此在CDS半导体中形成的孔保留在那里，并且无法向TIO_2侧移动。这使两个载体可以有效分开。另一方面，可以推断在TIO_XN_Y/CDS光催化双层膜中，由于两个半导体对可见光响应，因此形成了更多的载体，从而显着提高了光催化效率。 Methanol and ethanol gas were ultimately decomposed into carbon dioxide and water, but it was found that the decomposition efficiency of CdS/TiO_2 photocatalyst is four times higher than that of TiO_2 single layer film, twice higher than that of TiO_xN_y thin film, and the decomposition efficiency of TiO_xN_y/CdS bilayer film is five times higher than that of TiO_2 single layer film. CD和TIO_2的双层结构已显示在分离载体方面有效。