金属ナノ粒子と酸化物ナノシートからなるナノ構造薄膜の構築と新規太陽電池の開発

由金属纳米颗粒和氧化物纳米片组成的纳米结构薄膜的构建和新型太阳能电池的开发

• 批准号: 18759001
• 负责人: 坂井 伸行
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18759001/
• 关键词: 金ナノ粒子; プラズモン共鳴; ナノシート; 交互積層; ナノ構造薄膜; 光電気化学

昨年度は、ともに負に帯電する酸化チタンナノシートとクエン酸修飾金ナノスフィアをカチオン性ポリマーを介して交互積層し、金ナノスフィアの集積化を行った。可視光照射下において金ナノスフィアのプラズモン吸収に基づく光電流特性を検討したが、ほとんど光電流は得られず、積層に用いたポリマー層が光電荷分離を阻害していると考えられた。平成19年度は主にポリマー層の除去とナノ構造の最適化と形状を制御した金ナノ粒子の合成について検討した。ナノシート多層膜において紫外光照射による光触媒作用や500℃での加熱処理によりポリマー層が分解・除去できることが報告されているが、本系でもこれらの処理によりポリマー層を除去したナノ構造薄膜が作製でき、金ナノスフィアのプラズモン吸収に基づく光電流が観察された。あらかじめ積層するナノシートの層数により加熱後に得られる酸化チタンの膜厚を制御した電極を作製し、光電流の膜厚依存性を検討した結果、膜厚の増加により光電流が向上した。膜厚の増加により金ナノスフィアから酸化チタンに注入された電子がバルクに流れ、逆電子移動が抑制されたためと考えられる。また、金ナノスフィアの吸着時間を増加させるとプラズモン共鳴に基づく光吸収が増加し、光電流も増加した。一方、形状を制御した金ナノ粒子の合成では、これまでにない単分散性に優れた金平糖状の金ナノ粒子が得られた。サイズの増加とともにプラズモン共鳴波長は長波長シフトし、その変化幅は球状の金ナノ粒子よりも大きいことを明らかにした。今後はこれを用いたナノ構造の構築と光電流特性の検討を行う予定である。

去年，我们通过阳离子聚合物交替堆叠带负电的二氧化钛纳米片和柠檬酸修饰的金纳米球来集成金纳米球。我们研究了基于可见光照射下等离子体吸收的金纳米球的光电流特性，但几乎没有获得光电流，这表明堆叠中使用的聚合物层抑制了光电荷分离。 2007年，我们主要研究了聚合物层的去除、纳米结构的优化以及形状可控的金纳米粒子的合成。据报道，在纳米片多层薄膜中，聚合物层可以通过紫外线照射或500°C热处理的光催化作用来分解和去除，但即使使用该系统，也无法创建纳米结构薄膜通过这些处理去除聚合物层，观察到基于金纳米球的等离子体吸收的光电流。制作电极，其中通过预先堆叠的纳米片层的数量来控制加热后获得的氧化钛膜的厚度，并研究光电流对膜厚度的依赖性。结果，光电流随膜厚的增加而提高。膜厚增加。这被认为是因为从金纳米球注入到氧化钛中的电子由于膜厚度的增加而流入本体中，并且反向电子转移受到抑制。此外，增加金纳米球的吸附时间，基于等离子体共振的光吸收增加，光电流也增加。另一方面，在可控形状的金纳米粒子的合成中，获得了具有前所未有的单分散性的棘糖形式的金纳米粒子。结果表明，随着尺寸的增加，等离激元共振波长向更长的波长移动，并且变化的宽度比球形金纳米颗粒更大。未来，我们计划利用它构建纳米结构并检查光电流特性。

项目成果

酸化チタンナノシート修飾ITO電極へのAuナノ粒子の固定化と光電気化学特性(2)

Au纳米粒子在氧化钛纳米片修饰的ITO电极上的固定化及光电化学性能（2）

• 发表时间: 2007
• 作者: 植本邦彦;杉田篤史;田坂茂;相川覚;齋藤 仁宏;杉田篤史;杉田篤史;柿沢寛志;中野学;町田繁;杉田篤史;伊東 拓郎;齋藤 仁宏;田坂茂;田坂茂;于 克鋒;藤原 祐輔;坂井 伸行;坂井 伸行
• 通讯作者: 坂井 伸行

ITO上に電解析出させたAuナノ粒子のプラズモン吸収に基づく電荷分離(2)

基于电解沉积在 ITO 上的 Au 纳米粒子等离激元吸收的电荷分离 (2)

• 发表时间: 2008
• 作者: 植本邦彦;杉田篤史;田坂茂;相川覚;齋藤 仁宏;杉田篤史;杉田篤史;柿沢寛志;中野学;町田繁;杉田篤史;伊東 拓郎;齋藤 仁宏;田坂茂;田坂茂;于 克鋒;藤原 祐輔
• 通讯作者: 藤原 祐輔

Layer-by-Layer Assembly and Photoelectrochemical Properties of Nanost ructured Films Composed of Gold Nanoparticles and Titania Nanosheets

金纳米颗粒和二氧化钛纳米片组成的纳米结构化薄膜的层层组装及光电化学性能

• 发表时间: 2008
• 作者: 植本邦彦;杉田篤史;田坂茂;相川覚;齋藤 仁宏;杉田篤史;杉田篤史;柿沢寛志;中野学;町田繁;杉田篤史;伊東 拓郎;齋藤 仁宏;田坂茂;田坂茂;于 克鋒;藤原 祐輔;坂井 伸行
• 通讯作者: 坂井 伸行