可視光応答型光触媒の活性種の電子構造とダイナミクスに関する研究

可见光响应光催化剂中活性物种的电子结构和动力学研究

基本信息

批准号：
17029007
负责人：
手老省三
金额：
$ 3.07万
依托单位：
Tohoku 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

项目摘要

メカノケミカル法によって調整した窒素ドープZnOは抗菌性があることが明らかになったことから、この系について光誘起電荷分離によって生成する常磁性サイトの検討を行った。まず、種々の試料処理条件下で観測される常磁性種についての帰属を行った。市販品ZnO粉末には弱い信号(g=1.960)が観測され、電子の捕捉サイトであるshallow donorに帰属された。尿素を加えないでメカノケミカル処理を行うと2種類の信号が新たに出現し、O_2^-とZnが抜けた欠陥(V_<zn>)に帰属される。この試料をさらに焼成処理(400℃,1h)することにより、O_2^-信号は消失し、V_<zn>とshallow donorが残る。これに対し、尿素を加えてメカノケミカル処理後、さらに焼成処理を加えた試料では、ブロードな信号が出現し、超微細分裂から窒素由来のサイトであり、2つの等価な窒素が存在することが明らかとなった。この信号はN_2^-と帰属され、極低温(20K以下)では大きな変化を示し、極低温において結晶格子内でN_2^-の運動が凍結されたことによると考えられる。尿素を加えてメカノケミカル処理して調整したN-ZnOは黄色を呈し、600nm付近まで吸収を示す。この試料の可視光誘起EPRスペクトルは、N-TiO_2とは全く異なることが明らかとなった。N-TiO_2ではNO_2^<2->が可視光照射によって出現したが、ZnOではN_2^-が減衰し、shallow donorが増大する。shallow donorは、光電荷分離によって生成した電子の捕捉サイトとして働き、再結合速度を遅くする役割を果たしていると考えられる。窒素ドープ酸化チタンについても触媒調整法と光誘起常磁性種の比較を行い、アンモニア気流中で高温処理した酸化チタン系でも、NO_2^<2->が可視光照射によって出現することを明らかにした。EPR線形は調整法に依存し、結晶系の歪を反映していることを明らかにした。

由于通过机械化学方法制备的氮掺杂 ZnO 被发现具有抗菌特性，我们研究了该系统中光致电荷分离产生的顺磁性位点。首先，我们分配了在各种样品处理条件下观察到的顺磁性物质。在市售的 ZnO 粉末中观察到弱信号（g=1.960），这归因于浅供体，即电子捕获位点。当在不添加尿素的情况下进行机械化学处理时，会出现两种新类型的信号，这归因于 O_2^- 和 Zn 缺失 (V_<zn>) 的缺陷。通过进一步烧制该样品（400℃，1h），O_2^-信号消失，V_<zn>和浅施主保留。另一方面，在用尿素进行机械化学处理、然后进行烧成处理的样品中，出现了宽的信号，表明其是来自超精细分裂的氮衍生位点，并且清楚地存在两个等价的氮。该信号被分配给N_2^-，并在极低温度（低于20 K）下显示出较大的变化，这被认为是由于N_2^-在极低温度下晶格内的运动被冻结所致。通过添加尿素和机械化学处理制备的N-ZnO呈黄色，吸收波长可达600 nm左右。很明显，该样品的可见光诱导 EPR 光谱与 N-TiO_2 完全不同。在N-TiO_2中，可见光照射下出现NO_2^<2->，而在ZnO中，N_2^-减弱，浅施主增加。据认为，浅施主充当光电荷分离产生的电子的捕获位点，并起到减慢复合速率的作用。我们还比较了氮掺杂二氧化钛的催化剂制备方法和光诱导顺磁物质，发现即使在氨流中高温处理的二氧化钛体系中，当暴露于可见光时也会出现NO_2^<2->。结果表明，EPR线性取决于调整方法，反映了晶体系统的畸变。

项目成果

期刊论文数量（13）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Characterization of the Phenoxyl Radical in Model Complexes for the Cu Site of Cytochrome c Oxidase : Steady-State and Transient AbsorptionMeasurements, UV Resonance Raman Spectroscopy

细胞色素 c 氧化酶 Cu 位点模型复合物中苯氧基自由基的表征：稳态和瞬态吸收测量、紫外共振拉曼光谱

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
J. Am. Chem. Soc. 128(45)
影响因子：
0
作者：
Y.Yoshida;et al.;吉田雪子;Y.Yoshida;S.Nakajima;S.Moribe;Y.Yamamoto;M.Yamaji;Y.Nagano
通讯作者：
Y.Nagano

Primary charge-recombination in an artificial photosynthetic reaction center

DOI：
10.1073/pnas.0504598102
发表时间：
2005-07-19
期刊：
PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA
影响因子：
11.1
作者：
Kobori, Y;Yamauchi, S;Norris, JR
通讯作者：
Norris, JR

Anisotropic Interfacial Electron Transfer Across a Semiconductor-Solution Interface Studied by Time-Resolved EPR

通过时间分辨 EPR 研究半导体溶液界面上的各向异性界面电子转移

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Anegew. Chem. Int. Ed. 44
影响因子：
0
作者：
Y.Yoshida;et al.;吉田雪子;Y.Yoshida;S.Nakajima;S.Moribe;Y.Yamamoto;M.Yamaji;Y.Nagano;M.Yamaji;T.Ikoma;F.Ito;K.Akiyama
通讯作者：
K.Akiyama

Carrier Generation in poly(N-vinylcarbazole) as revealed by multifrequency time-resolved ESR

多频时间分辨 ESR 显示聚（N-乙烯基咔唑）中的载流子生成

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Phys. Rev. B 71(19)
影响因子：
0
作者：
Y.Yoshida;et al.;吉田雪子;Y.Yoshida;S.Nakajima;S.Moribe;Y.Yamamoto;M.Yamaji;Y.Nagano;M.Yamaji;T.Ikoma;F.Ito;K.Akiyama;Y.Kobori;H.Ikeda;T.Ikoma
通讯作者：
T.Ikoma