希ガスイオン照射によるナノブリスター形成と触媒表面特性

稀有气体离子辐照的纳米泡形成和催化剂表面特性

• 批准号: 16760591
• 负责人: 山本 春也
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Japan Atomic Energy Agency
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16760591/
• 关键词: ブリスター; 二酸化チタン; イオンビーム; 薄膜; 光触媒; イオン照射

光触媒材料である二酸化チタン(TiO_2)について、希ガスイオン照射より表面近傍に形成されるブリスター(膨れ)の表面形態と触媒反応への影響を明らかにすることを目的に研究を進めた。昨年度に引き続き、パルスレーザー蒸着法により作製したルチル型のTiO_2(100)単結晶膜に1〜4keVに加速したヘリウムイオンを照射してブリスター形成を行った。走査型電子顕微鏡(SEM)等により表面形態観察を行い、入射エネルギー、照射量、照射中の試料温度を変えてブリスター形成条件を調べた。室温でTiO_2単結晶膜にヘリウム照射した場合、入射エネルギー:2keV以上、照射量:5×10^<16>個/cm^2以上で、直径:200nm程度、高さ:20nm程度のブリスターが形成した。また、(100)、(110),(001)面方位のTiO_2単結晶を用いて同様の実験を行ったが、形成されるブリスターに結晶面方位の依存性は見られなかった。さらに95Kに冷却したTiO_2(100)単結晶膜に入射エネルギー:4keV、照射量:約1x10^<17>個/cm^2照射した場合には、直径:50nm程度、高さ:4nm程度のブリスターの形成が確認できた。これよりブリスターのサイズは照射中の温度に依存することわかった。また、形成されたブリスターの熱的安定性について調べた結果、大気中で600℃の加熱温度までブリスター構造を保持することがわかった。さらに表面近傍に形成されるブリスターの光触媒特性への影響を調べるために、光触媒特性に密接に関係している光誘起親水性を調べた。ブリスター形成後、400℃以上の熱処理を行った試料で、光誘起親水性を示すようになり、ヘリウム照射量が多いほど、つまりブリスター数が多いほど、光誘起親水性が向上することがわかった。以上の結果から、ブリスター構造が光触媒特性の向上に有効でることが示唆された。

我们对光催化材料二氧化钛（TiO_2）进行了研究，旨在阐明稀有气体离子辐照在表面附近形成的气泡的表面形貌及其对催化反应的影响。继去年之后，用脉冲激光沉积法制备的金红石型TiO_2(100)单晶薄膜，用加速至1-4keV的氦离子照射形成气泡。使用扫描电子显微镜（SEM）观察表面形貌，并通过改变照射期间的入射能量、照射量和样品温度来研究气泡形成的条件。室温下用氦气照射TiO_2单晶薄膜时，当入射能量为2 keV以上、照射剂量为5×10^<时，会形成直径约200 nm、高度约20 nm的气泡。 16> 件/cm^2 或更多。还使用具有(100)、(110)和(001)晶面取向的TiO_2单晶进行了类似的实验，但在形成的气泡中没有观察到晶面取向的依赖性。另外，对冷却至95K的TiO_2(100)单晶薄膜，以4keV的入射能量、约1x10^<17>粒子/cm^2的照射剂量进行照射时，出现直径约50nm、高度约50nm的气泡。确认了约4nm的形成。这表明水泡尺寸取决于照射期间的温度。此外，研究形成的泡罩的热稳定性的结果发现，在空气中直至600℃的加热温度下仍保持泡罩结构。此外，为了研究表面附近形成的气泡对光催化性能的影响，我们研究了与光催化性能密切相关的光诱导亲水性。气泡形成后，经过400℃以上温度热处理的样品开始表现出光致亲水性，并且发现氦气照射量越高，即气泡数量越多，其亲水性越好。光诱导亲水性。上述结果表明，泡罩结构可有效提高光催化性能。

项目成果

High sensitive gasochromic hydrogen sensor using tungsten oxide thin films

使用氧化钨薄膜的高灵敏度气致变色氢传感器

• 发表时间: 2006
• 期刊: Transactions of the material research society of Japan 31[1]
• 作者: R Kojima;M Susa;K.Takano
• 通讯作者: K.Takano

Blister Formation in Rutile T102 (100) Thin Films by Helium Ion Implantation

通过氦离子注入在金红石 T102 (100) 薄膜中形成气泡

• 期刊: Transactions of the Materials Research Society of Japan
• 作者: 山本春也;永田晋二;武山昭憲;吉川正人
• 通讯作者: 吉川正人

Blister formation in rutile TiO_2(100) thin firm by helium ion implantation

氦离子注入在金红石TiO_2(100)薄层中形成气泡

• 发表时间: 2005
• 期刊: Transactions of the material research society of Japan 30[3]
• 作者: R Kojima;M Susa;K.Takano;S.Yamamoto
• 通讯作者: S.Yamamoto

Blister formation in rutile TiO_2(100) firms by helium irradiation

氦气辐照金红石型TiO_2(100)硬度中气泡的形成

• 期刊: Nuclear instruments & methods in physics research B
• 作者: R Kojima;M Susa;K.Takano;S.Yamamoto;S.Yamamoto
• 通讯作者: S.Yamamoto