光触媒による活性酸素種の発生機構に関する研究

光催化剂产生活性氧的机理研究

基本信息

批准号：
15033206
负责人：
手老省三
金额：
$ 3.2万
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：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

可視光応答光触媒における光誘起電荷分離によって生成する活性種を明らかにすることを目的として、電子スピン共鳴(EPR)スペクトロスコピーによる研究を行った。色素増感二酸化チタンナノ粒子(平均粒径20nm)系において観測された電子-ホールラジカルイオン対の時間分解EPRスペクトルのコンピュータ解析から、逆電子移動反応に構造選択性があることを明らかにした。さらに、メカノケミカル法による窒素や硫黄ドープ二酸化チタンナノ粒子を作成し、可視光により生成する常磁性種の構造解析を行った。窒素ドープ二酸化チタンにおいては、同位体置換により窒素中心ラジカルであることを証明し、EPRパラメータからスピン密度を決定した。また、この光誘起ラジカル種は、室温から極低温までほとんどスペクトルの形状変化を示さないことから、運動の固定された種である。このラジカル種の暗中での応答性は表面吸着種に依存することが明らかとなった。大気存在下では、光照射を切ると減衰し、新たなラジカル種は出現しない。しかし、高真空脱気状態では、暗中で新たなラジカル種が出現する。この暗中で出現したラジカル種は、100K以上ではブロードニングを示し、分子運動の自由度が比較的高いことを示している。硫黄ドープ二酸化チタンナノ粒子においても、異方性の大きな可視光誘起EPRスペクトルが観測され、スペクトル解析を行った。また、このラジカル種の暗中での応答性も表面吸着種に依存することが明らかとなった。

使用电子自旋共振（EPR）光谱进行研究，以澄清可见光响应光催化剂中光致电荷分离产生的活性物质。对染料敏化二氧化钛纳米颗粒（平均直径 20 nm）中观察到的电子-空穴自由基离子对的时间分辨 EPR 谱进行计算机分析表明，反向电子转移反应具有结构选择性。此外，我们使用机械化学方法制备了氮和硫掺杂的二氧化钛纳米粒子，并分析了使用可见光产生的顺磁性物质的结构。在氮掺杂二氧化钛中，我们通过同位素取代证明了它是一个以氮为中心的自由基，并从EPR参数确定了自旋密度。此外，这种光诱导的自由基物质从室温到极低的温度几乎没有表现出光谱形状的变化，因此是一种具有固定运动的物质。很明显，这种自由基物质在黑暗中的响应能力取决于吸附在表面上的物质。在存在大气的情况下，当光照射被切断时，它会衰减并且不会出现新的自由基物种。然而，在高真空脱气条件下，新的自由基物种在黑暗中出现。黑暗中出现的自由基种类在100K以上表现出展宽，表明分子运动的自由度相对较高。在硫掺杂二氧化钛纳米颗粒中还观察到了高度各向异性的可见光诱导的 EPR 光谱，并对光谱进行了分析。研究还表明，这种自由基物质在黑暗中的响应能力还取决于吸附在表面的物质。