金属イオン注入による酸化物半導体薄膜・単結晶の光触媒特性の制御と作用機構の解明

通过金属离子注入控制氧化物半导体薄膜和单晶的光催化性能并阐明作用机制

基本信息

批准号：
11118266
负责人：
山下弘巳
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Osaka Prefecture University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

酸化チタン光触媒が機能するためには紫外光の照射が必要である。しかし、より実用的な利用を目指すためには、生活空間に豊富に存在する可視光や太陽光の照射で効率よく機能する酸化チタン光触媒の開発が切望されている。我々は、従来の化学的手法にはないユニークな特長を有するイオン工学的手法を利用して新規な光触媒の創製を目指し研究を行っている。本研究では、ドライなプロセスとしてのクラスターイオンビーム(Ionized Cluster Beam:ICB)法を用いてシリカガラス基板上に、透明な酸化チタン薄膜光触媒を調製することを検討した。さらに、イオン注入法によりCrやVイオンを酸化チタン薄膜に注入することで、可視光照射下で効率よく機能する酸化チタン薄膜光触媒の調製に成功した。光触媒反応としてNO分解反応やアルコール液相酸化分解反応を検討し、可視光照射下での光触媒反応性を検討し、また、光触媒のキャラクタリゼーションとしてUV-VIS吸収、XRD、XAFS、ESR測定などを行うとともに分子軌道計算を行い、実験的にも理論的にも金属イオン注入により酸化チタン光触媒が可視光応答性を発現する機構の解明を試みた。これらの結果よりイオン注入法が注入金属イオンを高分散状態かつ低酸化状態(3〜4価)で酸化チタン結晶中のTi^<4+>イオンと置換することができる最も有用な手法であり、この置換を実現することで酸化チタン光触媒に可視光応答性が発現することが明らかにできた。

为了使钛光催化剂起作用，需要紫外线照射。但是，为了更实际使用，希望在生活空间中有效地发挥氧化钛光催化剂的发展，它可以在可见光的光线和太阳照射中发挥作用。我们正在进行研究，以使用具有传统化学方法中未发现的独特特征的离子工程方法来创建新的光催化剂。在这项研究中，我们检查了使用电离簇束（电离簇束）作为干过程，准备在硅胶玻璃基板上准备透明的钛薄膜光催化剂。此外，通过将Cr和V离子注射到氧化钛的薄膜中，通过离子注射方法将氧化钛薄膜薄膜光催化剂的制备得以有效地在可见光光照射下有效发挥作用。作为光催化反应，我们检查了无分解反应和酒精液相氧化反应，检查可见光光照射下的光催化剂反应性能，还使用UV-VIS吸收，XRD，XAFS，ESR测量等。除了进行分子轨道计算外，我们还试图阐明钛氧化钛氧化钛强调金属离子注射实验性和理论上可见的光反应性能。从这些结果中，离子注射方法是最有用的方法，可以用高氧化和低氧化状态的钛晶体中的Ti^<4+>离子代替（3至4个价格）。在氧化钛光催化剂中显示可见的光反应特性。