アナターゼ型二酸化チタン表面における光触媒反応の原子スケール観察

锐钛矿型二氧化钛表面光催化反应的原子尺度观察

• 批准号: 17J00449
• 负责人: 勝部 大樹
• 金额: $ 1.09万
• 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: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J00449/
• 关键词: 光触媒; 非接触原子間力顕微鏡; 走査トンネル顕微鏡; 金属酸化物; 表面; 同時測定; X線光電子分光; パルスレーザー堆積法; 薄膜

本研究はアナターゼ型TiO2(001)表面の光触媒の反応機構を解明することを目的とした研究である．本年度は、アナターゼ型TiO2(001)表面の構造・物性を明らかにするために、1．非接触原子間力顕微鏡(NC-AFM)と走査トンネル顕微鏡(STM)の同時測定による局所構造の観察、2．アナターゼ型TiO2(001)表面における水の曝露量に依存した吸着状態の変化の観察の2つの研究に取り組んだ．1．アナターゼ型TiO2(001)表面の局所構造はNC-AFM像のコントラストや高さプロファイル解析によって識別し、分類することは一部を除き困難であり、局所構造における各モード間のコントラストの相関も不明確で合った．そこで、NC-AFMとSTMの同時測定によるアナターゼ型TiO2(001)表面の原子レベルの観察を行うことにより、表面の吸着種と表面に存在するいくつかの欠陥を識別することに成功した．2．前年度では行っていなかった水の曝露量による吸着サイトと吸着状態の変化についてNC-AFMとX線光電子分光により調べた．X線光電子分光の結果から、水曝露量に依存して、表面の吸着状態が解離吸着ではなく、分子吸着に変化するといったことはないことが明らかとなった．また、OH結合にいくつかの種類が存在するといったことを示唆する結果を得た．曝露量を変化させた際の、吸着サイトの変化をNC-AFMにより観察した結果、曝露量が少ない場合においては、OH基はばらばらに存在していたものが、曝露量を増やしていくごとに、OH基が凝集したような構造が増えていくことが観測された．これは、X線光電子分光の結果と合わせて考えると、種類の異なるOH基が現れてきたことを示唆していると考えられる．

This study is aimed at elucidating the mechanism of photocatalytic reaction on TiO2 (001) surface. This year, the structure and physical properties of TiO2 (001) surface were investigated. 1. Non-contact atomic force microscopy (NC-AFM) and scanning microscopy (STM) were used to simultaneously measure the structure of TiO2 (001) surface. 2. Study on the dependence of water exposure on the adsorption state of TiO2 (001) surface. 2. Selection of methods. 1. The structure of TiO2 (001) surface. NC-AFM image. The structure of the office is not clear. NC-AFM and STM simultaneous determination of atomic absorption on the surface of TiO2 (001) was successful. 2. NC-AFM and X-ray photoelectron spectroscopy results of previous years were successful in identifying atomic absorption on the surface of TiO2 (001) and in identifying the presence of adsorption on the surface. Water exposure depends on the adsorption state of the surface, the dissociation adsorption, and the molecular adsorption. The combination of OH, OH and the type of existence of OH, OH and OH results in the existence of OH, OH and OH. NC-AFM results show that when exposure is low, OH groups are present, and exposure is high, OH groups are aggregated, and so on. The results of X-ray photoelectron spectroscopy show that there are different OH groups in different species.

项目成果

勝部 大樹、阿部 真之、“パルスレーザー堆積/非接触原子間力顕微鏡複合装置によるLaAlO3(100)(1×4)再構成表面の観察

Daiki Katsube，Masayuki Abe，“使用脉冲激光沉积/非接触原子力显微镜复合体观察 LaAlO3(100)(1×4) 重建表面

• 发表时间: 2018
• 作者: 勝部 大樹;ユルトセベル アイハン;阿部 真之
• 通讯作者: 阿部 真之

リアルタイム光電子分光による水吸着二酸化チタン表面の評価

实时光电子能谱评价吸水二氧化钛表面

• 发表时间: 2019
• 作者: 高柳周平;大野真也;勝部大樹;尾島章輝;前田元康;吉田光;西静佳;阿部真之
• 通讯作者: 阿部真之

High-resolution imaging of LaAlO3 (100)-(1x4) reconstructed surface using non-contact atomic force microscopy

使用非接触原子力显微镜对 LaAlO3 (100)-(1x4) 重建表面进行高分辨率成像

• DOI: 10.1063/1.5037741
• 发表时间: 2018
• 期刊: Appl. Phys. Lett.
• 作者: S. Karube;N. Tezuka;M. Kohda;J. Nitta;D. Katsube and M. Abe
• 通讯作者: D. Katsube and M. Abe

Machine-learning Extraction of Short-Range Force Part with Non-contact Atomic Force Microscopy

用非接触原子力显微镜机器学习提取短程力部分

• 发表时间: 2018
• 作者: D. Zhuo;Y. Sugimoto;D. Katsube and M. Abe,
• 通讯作者: D. Katsube and M. Abe,

“Dual contrast mode” imaging of anatase TiO2(001) − (1 × 4) reconstructed surface using non-contact atomic force microscopy

• DOI: 10.7567/1347-4065/ab1071
• 发表时间: 2019-06
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Daiki Katsube;M. Abe