表面プラズモン吸収励起光触媒反応の機構解明と高効率化

表面等离子体吸收激发光催化反应的机理阐明和高效

• 批准号: 20043003
• 负责人: 大谷 文章
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Hokkaido 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: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20043003/
• 关键词: 表面プラズモン共鳴吸収; 光触媒反応; 作用スペクトル解析; 金微粒子; 酸化チタン; アナタースとルチル; 拡散反射スペクトル; シリカ; 表面プラズモン共鳴吸収; 光触媒反応; 作用スペクトル解析; 金微粒子; 酸化チタン; アナタースとルチル; 拡散反射スペクトル; シリカ

さまざまな市販酸化チタン粉末に光析出法により金を析出させたところ, 紫あるいは灰色に着色した. 拡散反射スペクトルにおいては, 可視光領域に強い吸収が認められた. 幅広い可視光吸収, すなわち表面プラズモン共鳴(SPR)吸収のピーク波長と粒子径について, もちいた酸化チタンの粒径依存性を調べると, 金粒子が大きくなるとともにSPRピーク波長が長波長側にシフトした. また, 酸化チタンの粒径が大きくなると金粒子の粒径が大きくなる傾向は, 酸化チタンの結晶構造とは無関係であった. いくつかの金担持酸化チタンについて作用スペクトルを測定すると, いずれも拡散反射スペクトルと類似していたことから, この反応が金粒子のSPR吸収により開始されることが明らかになった. 拡散反射スペクトルにあらわれるいくつかの幅広いバンドは粒径のちがいや, 粒子の異方性にもとづくものと考えられるが, 作用スペクトルも同様に変化したことから, SPR吸収であれば同様の光反応を誘起するものと思われる. また, 光触媒反応速度におよぼす金の粒子径の影響を検討したところ, 酸化チタンがアナタースとルチルのいずれの場合でも, 金の粒径とともに速度は大きくなった. 金の粒径の増大とともにSPR吸収のピーク波長が長波長側にシフトするので, 金の粒子径が増大すると光吸収強度が増大するが, それ以上に速度が大きくなっているものと考えられ, 酸化チタンの粒径による速度の増大効果も考えられる. 金コロイドをシリカに担持して, 金担持酸化チタンと同様の実験条件において可視光(>450nm)を照射してもほとんど反応が進行しないこと, 酸化チタンの紫外光誘起光触媒反応において酸素の還元反応が酸化チタン上で進行すると考えられていることなどから, 金のSPR吸収により開始する有機化合物の酸化反応の機構として, 金から酸化チタンへの電子注入と, 注入された電子による酸素の還元が推測された.

当通过光沉积在各种市售的氧化钛粉末上沉淀金时，它是紫色或灰色的。在弥漫性反射光谱中，在可见光区域观察到了强吸收。在检查广泛可见光吸收范围的粒径的依赖性时，即表面等离子体共振（SPR）吸收时，氧化钛的粒径对晶粒尺寸的粒径的依赖性表明，金颗粒会增加，SPR峰波长转移到更长的波长侧。此外，随着氧化钛的晶粒尺寸增加，金颗粒增加的趋势与氧化钛的晶体结构无关。对几种金氧化钛氧化钛的作用光谱的测量与弥漫性反射光谱相似，并且发现该反应是通过金颗粒的SPR吸收引发的。散射反射谱中出现的一些宽带可能在粒径上有所不同，并且被认为是由于颗粒的各向异性引起的，但是动作谱也以相同的方式变化，并且认为如果使用SPR的吸收，它将诱导相似的光反应。此外，当我们检查金粒径对光催化反应速率的影响时，速度随鉴别和金红石的金粒径而增加。随着金粒径的增加，SPR吸收的峰值波长向更长的波长侧移动，因此随着金粒径的增加，光吸收强度的增加，但是人们认为速度增加了更多，并且由于氧化二氧化钛粒度而增加速度的效果也可能增加。当在二氧化硅上支撑胶体金并在与氧化二卫二钛的实验条件下用可见光（> 450 nm）照射时，反应几乎不会进展。据认为，氧化钛二钛的光诱导的光催化中的氧气的减少将在氧化钛上进行，并且可以推断，有机化合物的氧化反应的机制始于Spr吸收的金属氧化物的氧化物和氧化氧化钛和氧化氧化物的电子的电气是氧化钛和氧化剂的降低。