ミクロ反応場を用いる半導体ナノ粒子およびナノ微細構造光機能材料合成に関する研究

利用微反应场合成半导体纳米颗粒和纳米结构光学功能材料的研究

• 批准号: 15033244
• 负责人: 平井 隆之
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Osaka 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15033244/
• 关键词: ナノ粒子; 逆ミセル; 量子サイズ効果; 光触媒; 光機能界面; 複合材料; 光化学反応; 水素製造

本年度は、主としてCdSナノ粒子を固定化したTiO_2粒子の合成と光触媒特性について検討した。mercaptoacetic acid (MAA)を含む水溶液中でCdSナノ粒子を合成したのち、TiO_2粒子を添加・攪拌することにより、MAAで表面修飾されたCdSナノ粒子をカルボキシル基を介して固定化した(CdS-MAA-TiO_2)。CdSナノ粒子径はMAA濃度で制御した。合成した複合材料におけるCdSナノ粒子-TiO_2間の相互作用を、CdSナノ粒子からの蛍光発光によって調べた。比較のために作製したCdS-MAA-Al_2O_3ではCdSナノ粒子の蛍光は消光されないが、CdS-MAA-TiO_2においては顕著な消光が見られ、CdSからTiO_2への電子移動が起こりやすいことを示唆した。CdS-MAA-TiO_2ではCdSナノ粒子-TiO_2粒子間の距離が短く、また結合(-COO^-)部分の共鳴構造の形成などが影響していると考えられる。2-プロパノール水溶液に懸濁し可視光照射した際の水素生成量で光触媒特性を評価した。CdS-MAA-TiO_2で大きな水素生成量が得られた。これはCdS上で励起された電子と正孔の電荷分離がTiO_2との相互作用によって促進されるためと考えられ、蛍光の消光特性の結果と一致している。また、CdS-MAA-TiO_2において、ルチル構造の参照触媒TIO-3を用いた場合に、アナタース含有量の多いST-21やP-25よりも水素生成量が多く、さらにCdSナノ粒子径の減少に伴って、CdS単位モル量当たりの水素生成量が増大し、CdSナノ粒子の微細化の効果が認められた。ナノスケールのポア構造を有するサブミクロンサイズのルチル型H-TiO_2粒子を用いて合成したCdS-MAA-H-TiO_2においては、CdSナノ粒子固定化量の増大とともにCdS単位モル量当たりの水素生成量が増大した。これより、TiO_2粒子の適切な表面微細構造がナノ粒子を固定化・安定化する能力を増大させることを示した。

今年，我们主要研究了用固定的CDS纳米颗粒的TIO_2颗粒的合成和光催化特性。将CDS纳米颗粒合成后，在含有胃乙酸（MAA）的水溶液中合成后，加入TIO_2颗粒并搅拌以固定CDS纳米颗粒，通过羧基通过MAA进行表面修饰的CDS纳米颗粒（CDS-MAA-TIO_2）。 CDS纳米颗粒大小由MAA浓度控制。通过CDS纳米颗粒的荧光发射研究了合成复合材料中CDS纳米颗粒-TIO_2之间的相互作用。尽管准备进行比较的CDS-MAA-AL_2O_3并未淬灭CDS纳米颗粒的荧光，但在CDS-MAA-TIO_2中观察到了明显的淬火，这表明可能发生电子从CDS到TIO_2的电子转移。在CDS-MAA-TIO_2中，CDS纳米颗粒与TIO_2颗粒之间的距离很短，并且人们认为键合（-coo^ - ）部分中共振结构的形成具有影响。根据悬浮在2-丙醇溶液中并用可见光照射时，评估了光催化特性。用CDS-MAA-TIO_2获得了大量的氢产生。这被认为是因为通过与TIO_2相互作用来促进电子和孔的电荷分离，这与荧光的淬火特性的结果一致。此外，当CDS-MAA-TIO_2使用金红石结构的参考催化剂TiO-3时，产生的氢量高于ST-21和P-25的氢含量，这些氢的含量很大，并且随着CDS纳米粒子大小的减少，CDS Nanoparticle的尺寸减少，每单位摩尔级别的CDS均增加了Miniatiatival and Miniatiatival and Miniatiatival can的效应。在CDS-MAA-H-TIO_2中，使用具有纳米级孔结构的亚微米尺寸的金红石-TIO_2颗粒合成，每摩尔量CD的氢量随着固定的CDS纳米颗粒的增加而增加。这表明TIO_2颗粒的适当表面微观结构增加了固定和稳定纳米颗粒的能力。

项目成果

Takayuki Hirai: "Preparation of ZnS : Mn Nanoparticles in reverse Micellar Systems and their Photoluminescent Properties"Journal of Chemical Engineering of Japan. 37(印刷中). (2004)

Takayuki Hirai：“反胶束系统中 ZnS：Mn 纳米粒子的制备及其光致发光特性”，日本化学工程学报 37（出版中）。

Preparation of ZnS : Mn Nanoparticles in reverse Micellar Systems and their Photoluminescent Properties

反胶束体系中ZnS:Mn纳米粒子的制备及其光致发光性能

• 发表时间: 2004
• 期刊: Journal of Chemical Engineering of Japan 37(5)
• 作者: Takayuki Hirai;Fakayuki Hirai;Fakayuki Hirai
• 通讯作者: Fakayuki Hirai

Preparation of Sr_2CeO_4:Eu^<3+>,Dy^<3+> white Luminescence Phosphor Particles and Thin Films Using an Emulsion Liquid Membrane System

乳液液膜系统制备Sr_2CeO_4:Eu^<3>,Dy^<3>白色荧光粉颗粒及薄膜

• 发表时间: 2005
• 期刊: The Journal of Physical Chemistry B 109
• 作者: Takayuki Hirai;et al.
• 通讯作者: et al.

Takayuki Hirai: "Dithiol-Mediated Incorporation of CdS Nanoparticles from Reverse Micellar System into Zn-Doped SBA-15 Mesoporous Silica and Their Photocatalytic Properties"Journal of Colloid and Interface Science. 268(2). 394-399 (2003)

Takayuki Hirai：“二硫醇介导的来自反胶束系统的 CdS 纳米粒子掺入 Zn 掺杂的 SBA-15 介孔二氧化硅及其光催化性能”胶体与界面科学杂志。