液体中でのパルスレーザーアブレーションによる可視光作動ナノ光触媒の開発

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これまで光触媒として有用な酸化亜鉛や酸化チタンなどの半導体酸化物ナノ粒子を液体中でのパルスレーザーアブレーションによって調整してきたが、これらの研究を通じて、ある特定の金属ターゲットと界面活性剤を選択することによって、全く新規な層状二次元有機/無機複合体ナノシートが形成されることを見出し、その構造の詳細を解析した。銀板を臭化セチルトリメチルアンモニウム水溶液中でレーザーアブレーションすると、極めてユニークな新規な臭化銀を基にした層状二次元有機/無機ナノシートが形成される。この層状ナノシート内の臭化銀から構成される無機層の間には界面活性剤のイオン分子であるセチルトリメチルアンモニウムイオンがアルキル鎖の部分を互いに入り込む状態でインターカレーとされた構造を有していることが明らかになった。また無機層である臭化銀は過剰の銀の欠陥を有していることから、負の電荷を有しており、この電荷を補償するようにセチルトリメチルアンモニウム陽イオンからなる層が結合していると考えられた。各種の化学分析より得られた層状二次元有機/無機複合体ナノシートの化学組成はAgBr_<1.34>・0.34{CH_3(CH_2)_<15>N(CH_3)_3}であった。また、得られた有機/無機複合体ナノシート一枚の電気伝導率の296Kから355Kに於ける温度依存性を測定して、電気伝導の活性化エネルギーを測定すると0.53eVで臭化銀の値である0.56eVに極めて近く無機層が臭化銀から構成されているとする構造と矛盾しなかった。この他、銅のターゲットをドデシル硫酸ナトリウム水溶液中でアブレーションすると水酸化銅とドデシル硫酸イオンから構成される層状二次元有機/無機複合体が形成されることも見だした。