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高効率TiO_2光触媒の開発に向けての時間・空間分解分光法による反応機構の解明

利用时间和空间分辨光谱阐明反应机理，开发高效 TiO_2 光催化剂

基本信息

批准号：
11F01041
负责人：
真嶋哲朗
金额：
$ 1.02万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

TiO_2ナノ粒子に代表される金属酸化物半導体ナノ材料は、環境浄化や水分解を目的とした光触媒、太陽電池などの光電変換素子、バッテリー、センサーなど様々な応用が期待されている。しかしながら、溶液中や薄膜中のナノ粒子は無秩序な凝集体を形成しており、そのような凝集体では界面の不整合によって高効率な粒子間電荷移動は期待できず、反応表面積の低下も懸念されている。一方、TiO_2ナノ粒子が結晶学的に規則正しく配列したTiO_2メソ結晶は、大きな比表面積と電気伝導度を有しており、光触媒や色素増感型太陽電池の電極材料への応用が期待されている。本研究では、TiO_2メソ結晶における光触媒反応の位置選択性に着目し、単一分子蛍光イメージング法などを用いた反応観察を行った。紫外光照射の下、メソ結晶上で蛍光プローブの光還元によって生じた生成物由来の蛍光輝点が観測された。輝点位置の空間分布を解析した結果、シート状結晶の側面部分で優先的に還元反応が進行することがわかった。また、光還元法によって担持された貴金属(AuおよびPt)ナノ粒子の空間分布を調べた結果、同様に結晶側面で還元反応が進行しやすいことがわかった。以上の結果から、紫外光照射によって生成した電子がメソ結晶内部を高効率に移動し、最終的に、{101}面を有する結晶側面で還元反応を引き起こしていることが実験的に示された。さらに、貴金属ナノ粒子の担持により、有機物の光分解効率が著しく向上することがわかった。上記の蛍光プローブを用いた単一分子蛍光観察からも、金ナノ粒子の担持による還元反応の高効率化と位置選択性の向上が実証された。また、TiO_2以外の金属酸化物メソ結晶の合成法を見出した。有機物(pクロロフェノールなど)の光酸化分解効率からメソ結晶の光触媒性能を定量的に評価した。

TiO_2 particles represent metal acidides semi-metallic materials, environmental chemicals, water hydrolysis, photocatalysts, solar cells, solar cells, carbon dioxide, and so on. The order of the condensed particles in the thin film in the solution, the formation of the condensate, the interface of the unintegrated, the high rate, the expected temperature, the low surface temperature, the low temperature, the low temperature, the temperature and the temperature. On the one hand, the rules of TiO_2 particle mechanics are in line with the TiO_2 crystal, high specific surface active electricity temperature, photocatalyst pigment-sensitive battery cathode materials are suitable for the use of cathode materials. In this study, TiO_2 was used to determine the position of the photocatalyst, and a molecule of light was used to detect the position of the photocatalyst. Under ultraviolet light and on the crystal, the photosensitive light is the source of the product. The result of the analysis of the space distribution of the point location, and the response of the elements in the first part of the surface of the crystal surface are analyzed. The optical reduction method and the optical reduction method are used to analyze the results of the space distribution analysis of the particles in the Au alloy Pt. The results of the above results show that the UV irradiation produces a high temperature shift in the mechanical properties, the most sensitive, and the {101} facets. the negative response leads to the display of the temperature response of the thermal cycles. The metal and metal particles hold the temperature, and the photolysis rate of the organic matter increases. In the upper part of the system, you can use a molecule of light to observe the temperature, and the gold particles are responsible for the high-rate position of the laser. The metal acidates are synthesized by the method of synthesis of metal acidates other than copper and TiO_2. There is a quantitative effect on the performance of photocatalyst by means of photo-acidizing decomposition efficiency and photocatalyst performance.