低欠陥ドーピングと界面電荷移動プロセスを利用した新規可視光光触媒の開発

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平成23年度は前年度に得られた高活性光触媒粉末材料の更なる高活性化を検討した。前年度の成果である酸化亜鉛光触媒に加え、酸化タングステンでも高度な可視光活性を発現する材料の開発に成功した。特に、酸化タングステンの表面に酸化チタンナノ粒子とアモルファス状酸化銅クラスターを担持することで高度な可視光活性が発現した。本研究で得られた光触媒は既往の研究で報告されている窒素ドープ型酸化チタンよりも高い可視光活性(量子効率)を示した。活性向上の機構として、様々な解析により酸化タングステンから酸化チタンへの正孔の移動に起因していることを明らかにした。また、平成23年度は、これらの高活性光触媒材料をベースに薄膜コーティングを検討した。特に、ガラス基材の上に白金助触媒、その上に酸化タングステン、更にその上に酸化チタン薄膜をコーティングした積層薄膜を開発し、白色蛍光灯の様な室内照明で自己浄化(セルフクリーニング機能)を発揮する画期的な部材を開発することができた。高度なセルフクリーニング機能を発現させるための因子として、積層薄膜の空孔率や酸素透過性が重要であることを見出した。この薄膜の全厚さは約100nm程度で、目視での透明性も高い。また、ゾルゲル法で成膜できるので、低コスト・大面積化が期待できる。開発した薄膜は高度なセルフクリーニング機能に加え、表面に酸化チタンをコーティングすることで、化学薬品への耐久性にも優れるといった副次的機能も発現した。セルフクリーニング機能以外にもVOC(揮発性有害化合物)の分解といった空気浄化機能も確認でき、光触媒の室内用途拡大が期待できる画期的な部材を開発することができた。