減衰全反射型－遠紫外分光法による金属担持酸化チタンの電子状態解析と高機能化

Ptナノ粒子修飾前後の、粒子径及び結晶系の異なるTiO2について遠紫外スペクトルを測定し、遠紫外域中の電子状態変化について検討した。アナターゼ型・ルチル型それぞれの粒径の異なるTiO2 (40 nm, 200 nm, 5 um)のPt修飾前後における遠紫外スペクトルを測定した。アナターゼでは、Pt修飾により、長波長側の吸収は減少し，短波長側の吸収は増大した。一方、ルチルでは、全波長域にわたって吸収は増大した。Pt修飾により、アナターゼの(β)短波長側では、金属修飾による電荷分離効率の向上効果が反映され、(α)長波長側では、TiO2と金属の接触時に生じるTiO2中の電子数減少の効果がより大きく反映されている。一方、ルチル型では、全波長域にわたって(β)の電荷分離効率の向上効果が大きく反映されている。これらから金属修飾による電荷分離効率の向上効果はルチルがより大きいと示唆される。このことを確かめるため、Pt修飾前後における各TiO2の光触媒活性を測定した。光触媒活性の評価にはメチレンブルーの光脱色反応を用いた。その結果、Pt修飾による光触媒活性増強効果はルチルがより大きい値を示し、遠紫外スペクトル変化と一致した結果が得られた。以上のように、TiO2の結晶形に依存した金属ナノ粒子修飾による電子状態変化の違いを遠紫外スペクトルから明らかにすることができた。続いて、修飾するAuナノ粒子の粒径を5, 10, 20, 60, 100 nmと変化させてTiO2(アナターゼ型、5 um)に修飾させた後のスペクトルを測定した。すると、Auの粒子径が小さいほどスペクトル変化量が大きいという結果が得られた。また、メチレンブルーの光脱色反応から評価した光触媒活性も、金属ナノ粒子サイズが小さいほど大きいという、スペクトル測定結果と同様の結果が得られた。

Ptナノ粒子修飾前後の、粒子径及び結晶系の異なるTiO2について遠紫外スペクトルを測定し、遠紫外域中の電子状態変化について検討した。アナターゼ型・ルチル型それぞれの粒径の異なるTiO2 (40 nm, 200 nm, 5 um)のPt修飾前後における遠紫外スペクトルを測定した。アナターゼでは、Pt修飾により、長波長側の吸収は減少し，短波長側の吸収は増大した。一方、ルチルでは、全波長域にわたって吸収は増大した。Pt修飾により、アナターゼの(β)短波長側では、金属修飾による電荷分離効率の向上効果が反映され、(α)長波長側では、TiO2と金属の接触時に生じるTiO2中の電子数減少の効果がより大きく反映されている。一方、ルチル型では、全波長域にわたって(β)の電荷分離効率の向上効果が大きく反映されている。これらから金属修飾による電荷分離効率の向上効果はルチルがより大きいと示唆される。このことを確かめるため、Pt修飾前後における各TiO2の光触媒活性を測定した。光触媒活性の評価にはメチレンブルーの光脱色反応を用いた。その結果、Pt修飾による光触媒活性増強効果はルチルがより大きい値を示し、遠紫外スペクトル変化と一致した結果が得られた。以上のように、TiO2の結晶形に依存した金属ナノ粒子修飾による電子状態変化の違いを遠紫外スペクトルから明らかにすることができた。続いて、修飾するAuナノ粒子の粒径を5, 10, 20, 60, 100 nmと変化させてTiO2(アナターゼ型、5 um)に修飾させた後のスペクトルを測定した。すると、Auの粒子径が小さいほどスペクトル変化量が大きいという結果が得られた。また、メチレンブルーの光脱色反応から評価した光触媒活性も、金属ナノ粒子サイズが小さいほど大きいという、スペクトル測定結果と同様の結果が得られた。