光化学反応を利用する単分散半導体ナノ粒子の合成とその集積化

利用光化学反应合成和集成单分散半导体纳米颗粒

• 批准号: 17029004
• 负责人: 鳥本 司
• 金额: $ 3.07万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17029004/
• 关键词: 半導体ナノ粒子; 発光材料; コア・シェル構造体; ジングルベル型構造体; サイズ選択的光エッチング; 粒子集積; 光化学特性

これまでに、SiO2被覆CdSナノ粒子にサイズ選択的光エッチングを適用し、照射単色光波長を制御することにより、シェル内部に形成される空隙をもつジングルベル型構造体(SiO2/CdS)を作製している。本研究では、SiO2/CdS粒子を光触媒として用いてニトロベンゼンの光還元反応を行い、生成収率および分布に対する光触媒のナノ構造の影響を評価した。SiO2/CdSを含む懸濁液に光照射を行ったところ、ニトロベンゼンが還元され、ニトロソベンゼン、アニリン、アゾキシベンゼンおよびアゾベンゼンが生成した。さらにそれらの生成量は光照射時間とともに増加したことから、SiO2/CdSが光触媒として働くことがわかった。種々の波長でサイズ選択的光エッチングを行い、得られたSiO2/CdS粒子の光触媒活性を測定した。未担持CdS光触媒を用いた場合は、ニトロソベンゼンが主に生成した。一方、Rh担持光触媒を用いると、いずれの場合もアゾキシベンゼンが主生成物として得られた。さらに主生成物の生成量は、いずれの場合も粒子サイズの減少とともに増大する傾向を示した。これは、CdSナノ粒子中に光生成した電子・正孔の還元力・酸化力が、粒子サイズの減少にともなう量子サイズ効果によって増大したためと考えられる。また、SiO2/CdSの拡散反射スペクトルは、光触媒反応前後でほとんど変化しなかった。このことから、SiO2シェル構造は光触媒反応後においても破壊されることなく安定に存在し、その内部に存在するCdSコアの凝集を抑制することが示唆された。

到目前为止，尺寸选择性的光蚀刻已应用于SIO2涂层的CDS纳米颗粒，以控制辐射单色光波长，以产生在壳内形成空隙的叮当钟形结构（SIO2/CDS）。在这项研究中，使用SIO2/CDS颗粒作为光催化剂来评估光催化剂纳米结构对生产产量和分布的影响，对硝基苯进行光递归反应。当用光照射含有SIO2/CD的悬浮液时，硝基苯会减少，并产生硝基苯，苯胺，苯氧基苯和偶氮苯。此外，它们的生产量随光照射的时间增加，发现SIO2/CD充当光催化剂。在各种波长上进行尺寸选择性光蚀刻，以测量获得的SiO2/CDS颗粒的光催化活性。当使用未支撑的CDS光催化剂时，主要产生硝基苯。另一方面，当使用RH支持的光催化剂时，在每种情况下都获得了偶氮苯苯作为主要产品。此外，两种情况下生产的主要产品的量均显示出随着粒径减少而增加的趋势。这被认为是因为电子和在CDS纳米颗粒中光生成的降低和氧化能力由于与粒度下降相关的量子尺寸效应而增加。此外，在光催化反应之前和之后，SiO2/CD的弥漫性反射光谱几乎不会改变。这表明即使在光催化反应后，Sio2壳结构也稳定而不会被破坏，并抑制了其中存在的CDS核心的聚集。

项目成果

Synthesis of Metal-Cadmium Sulfide Nanocomposites Using Jingle-Bell-Shaped Core-Shell Photocatalyst Particles

铃铛形核壳光催化剂颗粒合成金属硫化镉纳米复合材料

• 发表时间: 2005
• 期刊: J. Appl. Electrochem. 35
• 作者: Murakami;N.;Prieto Mahaney;O.P.;Torimoto;T.;Ohtani;B.;Y.Ohara;S.-i.Murakami;B. Pal;H. Kominami;B. Pal
• 通讯作者: B. Pal

Photocatalytic syntheses of azoxybenzene by visible light irradiation of silica-coated cadmium sulfide nanocomposites

• DOI: 10.1039/b616178b
• 发表时间: 2007-01-01
• 期刊: CHEMICAL COMMUNICATIONS
• 影响因子: 4.9
• 作者: Pal, Bonamali;Torimoto, Tsukasa;Ohtani, Bunsho
• 通讯作者: Ohtani, Bunsho

Fabrication of jingle-bell-shaped core-shell nanoparticulate films and molecular-size-responsive photoluminescence quenching of cadmium sulfide cores

• DOI: 10.1002/smll.200500512
• 发表时间: 2006-07-01
• 期刊: SMALL
• 影响因子: 13.3
• 作者: Iwasaki, Kentaro;Torimoto, Tsukasa;Ohtani, Bunsho
• 通讯作者: Ohtani, Bunsho

Photocatalytic Preparation of Encapsulated Gold Nanoparticles by Jingle-Bell-Shaped Cadmium Sulfide-Silica Nanoparticles

钟形硫化镉-二氧化硅纳米粒子光催化制备包封金纳米粒子

• 发表时间: 2005
• 期刊: Top. Catal. 35
• 作者: Murakami;N.;Prieto Mahaney;O.P.;Torimoto;T.;Ohtani;B.;Y.Ohara;S.-i.Murakami;B. Pal
• 通讯作者: B. Pal