Zスキーム型BiVO4光触媒における不純物添加効果の物理機構解明

光触媒BiVO4にZrとMoをドープした試料の物性評価に取り組んだ。ZrもしくはMoをドープしたBiVO4試料では、H2Oの分解反応が促進されることを確認している。この物性を確認したところ、ドープした試料ではどちらもV-Oに関連したラマンピークがシフトし、同時にX線回折、バンドギャップなどの物性が全て系統的に変化することが明らかになった。この原因について、考察を行なった。Zrは4属、Moは6属元素であり、Vを置換するのであればMoはドナー、Zrはアクセプタとして働くはずである。一方、米国再生エネルギー研究所（NREL）の計算結果では、V5+はイオン半径が0.52オングストロームと小さく、Mo6+（イオン半径0.42オングストローム）は置換できるがZr4+（イオン半径0.78オングストローム）では置換できない。逆に、Bi2+はイオン半径が1.08オングストロームと大きいため、Zrで置換されうると報告されており、X線回折のリートベルト解析においてもBiの置換された構造がフィッティングより予想された。よってどちらのドープ元素もドナーとして働くであろうことが明らかになった。一方、今回二つのドープ試料では、ともに構造変化が誘起されており、この変化に伴い蛍光寿命も短くなった。このため、欠陥も導入されたと予想される。この欠陥生成と電子ドープのどちらが反応性を向上させているのかが不明瞭であり、研究を継続させる必要がある。本プロジェクトは受給者の就職に伴い一旦停止するが、引き続き取り組みを続ける予定である。

光触媒BiVO4にZrとMoをドープした試料の物性評価に取り組んだ。ZrもしくはMoをドープしたBiVO4試料では、H2Oの分解反応が促進されることを確認している。この物性を確認したところ、ドープした試料ではどちらもV-Oに関連したラマンピークがシフトし、同時にX線回折、バンドギャップなどの物性が全て系統的に変化することが明らかになった。この原因について、考察を行なった。Zrは4属、Moは6属元素であり、Vを置換するのであればMoはドナー、Zrはアクセプタとして働くはずである。一方、米国再生エネルギー研究所（NREL）の計算結果では、V5+はイオン半径が0.52オングストロームと小さく、Mo6+（イオン半径0.42オングストローム）は置換できるがZr4+（イオン半径0.78オングストローム）では置換できない。逆に、Bi2+はイオン半径が1.08オングストロームと大きいため、Zrで置換されうると報告されており、X線回折のリートベルト解析においてもBiの置換された構造がフィッティングより予想された。よってどちらのドープ元素もドナーとして働くであろうことが明らかになった。一方、今回二つのドープ試料では、ともに構造変化が誘起されており、この変化に伴い蛍光寿命も短くなった。このため、欠陥も導入されたと予想される。この欠陥生成と電子ドープのどちらが反応性を向上させているのかが不明瞭であり、研究を継続させる必要がある。本プロジェクトは受給者の就職に伴い一旦停止するが、引き続き取り組みを続ける予定である。