Interaction between photocatalyst surface nanostructures and ultraviolet light by apertureless scanning nearfield optical microscopy

无孔径扫描近场光学显微镜研究光催化剂表面纳米结构与紫外光之间的相互作用

基本信息

批准号：
15360433
负责人：
KOMIYAMA Masaharu
金额：
$ 4.48万
依托单位：
University of Yamanashi
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

Ultraviolet (UV) irradiation on titanium dioxide surface gives apparent structural changes as observed by scanning tunneling microscopy (STM), which are the consequence of electronic excitation of the surface by UV light. Here local photoresponse of a rutile TiO_2(110) surface is visualized at atomic scale by STM. Almost all the areas on the (110) surface responded to the illumination of 325-nm ultra-violet (UV) light, in accordance with the minimum band-gap (3.2eV) electron transition, with steps and (1×2) ridge areas exhibiting higher response intensities. When the same surface is illuminated with blue light at 442nm, which is well below the minimum band-gap transition energy, most of the surface areas were dormant, but certain areas at step regions and (1×2) ridge structures responded to the blue light. These sites are associated with oxygen deficiency on the surface, which may give a clue to the possibility of surface engineering of titania photocatalyst to be employed under visible light.We also conducted a comprehensive Kelvin probe force microscopy (KPFM) study on the "classical" organic solar cell system consisting of MDMO-PPV:PCBM blends. The KPFM method yields detailed information of topography and local work function at nanometer scale. Experiments were performed either in dark or under laser illumination at 442nm or 675nm to extract the locally resolved surface photovoltage (SPV). We identified distinct differences in the energetics on the surface of chlorobenzene and toluene cast blend films. Together with high resolution scanning electron microscopy (SEM) experiments we were able to interpret the KPFM results and to draw some conclusions for the electron transport towards the cathode in the solar cell configuration. The results suggest a blocking behavior of the toluene cast film surfaces against electron propagation towards the cathode, usually evaporated on top of the films in organic solar cells.

如扫描隧道显微镜（STM）所观察到的二氧化钛表面上的紫外线（UV）辐射给出了明显的结构变化，这是紫外线对表面电子兴奋的结果。在这里，通过STM在原子尺度上可视化金红石TIO_2（110）表面的局部光响应。（110）表面上的几乎所有区域都根据最小带隙（3.2EV）电子过渡的光照明，其台阶和（1×2）脊区域表现出较高的响应强度。当相同的表面在442nm处用蓝光照亮，远低于最小带隙过渡能，大多数表面区域都处于休眠状态，但是在步骤区域的某些区域和（1×2）山脊结构对蓝光做出了反应。这些地点与表面上的氧不足有关，这可能会使在可见光下采用的二氧化钛光催化剂的表面工程的可能性。我们还进行了一项全面的开尔文探测器显微镜（KPFM）研究“经典”有机太阳能细胞系统由MDMO-PPV：PCBM Blends组成的“经典”有机太阳能电池系统。 KPFM方法在纳米尺度上得出地形和本地工作功能的详细信息。在黑暗或在442nm或675nm的激光照明下进行实验，以提取局部分辨的表面光伏（SPV）。我们确定了氯苯表面和甲苯铸造膜表面的能量差异。与高分辨率扫描电子显微镜（SEM）实验一起，我们能够解释KPFM结果，并在太阳能电池构型中对电子传输的一些结论得出一些结论。结果表明，甲苯铸造膜的封闭行为反对电子传播对阴极的传播，通常在有机太阳能电池的膜顶部蒸发。

项目成果

期刊论文数量（14）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

小宮山政晴: "STM/AFMによる触媒表面解析"ペトロテック. 26. 478-483 (2003)

Masaharu Komiyama：“通过 STM/AFM 进行催化剂表面分析”Petrotech 26. 478-483 (2003)。

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Kelvin Probe Force Microscopy Study on Conjugated Polymer/Fullerene Organic Solar Cells

共轭聚合物/富勒烯有机太阳能电池的开尔文探针力显微镜研究

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Japanese Journal of Applied Physics 44
影响因子：
0
作者：
M.Komiyama;Th.Glatzel
通讯作者：
Th.Glatzel

表面・界面工学大系

表面/界面工程部

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
影响因子：
0
作者：
T. Yammouch;K. Okada;and K. Masu;大成博文
通讯作者：
大成博文

Defect Creation on TiO_2(110)-(1×1) Surface due to Light Irradiation Observed by Scanning Tunneling Microscopy

扫描隧道显微镜观察光照射TiO_2(110)-(1×1)表面缺陷的形成

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
Applied Surface Science 237
影响因子：
0
作者：
M.Komiyama;Th.Glatzel;Th.Glatzel;M.Komiyama;M.Komiyama;Y.-J.Li;小宮山政晴;M.Komiyama;Y.-J.Li
通讯作者：
Y.-J.Li

Photoresponse of Titanium Dioxide Surface at Atomic Scale : Site for Visible Light Absorption

原子尺度二氧化钛表面的光响应：可见光吸收位点