光触媒ナノ粒子中でキャリアの動きを決める要因は何か

哪些因素决定了光催化纳米粒子中载流子的运动？

• 批准号: 08F08346
• 负责人: 岩田 耕一
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Gakushuin University (2009-2010)The University of Tokyo (2008)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08F08346/
• 关键词: 光触媒; ナノ粒子; フェムト秒; 近赤外分光法; 酸化チタン; キャリア動力学; 結晶形; 相乗効果

半導体ナノ粒子上で進行する光触媒反応においては,キャリア(電子およびホール)が本質的な役割を果たす.しかし,粉体試料である半導体ナノ粒子中でキャリアが示す動力学(移動トラップ,再結合など)の詳細は未だ明らかではない.半導体ナノ粒子中に生成した電子の多くは波長0.9から1.5マイクロメートルの近赤外領域に特徴的な吸収帯を示す.本研究では,光照射によって生成した電子の動力学を,フェムト秒時間分解マルチチャンネル近赤外分光計を利用して実時間で追跡した.生成直後から全ての電子の生成や移動,トラップ,再結合などの過程を観測し,その結果を速度論的に解析することで,キャリア動力学の機構を解明した.本年度は,昨年度に本補助金によって購入した,摂氏100度から1150度での加熱が可能な電気炉を利用して,結晶型および粒径が異なるさまざまな二酸化チタンの試料を調整した.アナタースとルチルは二酸化チタンにおける2つの代表的な結晶型であるが,この両者が混在したときはそれぞれが単独に存在したときに比べて触媒活性が向上する「シナジー効果」が起こることが知られている.両者の構成比が異なる6種類の触媒試料を調整し,それぞれにおけるキャリア動力学をフェムト秒時間分解近赤外分光法で明らかにした.各試料の触媒活性は,メチレンブルーなどの色素の光照射時の退色によって評価した.さらに,励起光の波長や強度がキャリア動力学に与える影響について調べた.これらの実験結果をもとに,両結晶型が混在するときのシナジー効果は,約100fsの速度定数をもつルチルからアナタースへの高速電子移動に起因することを推定した.

在半导体纳米颗粒上的光催化反应中，载体（电子和霍尔）起着必不可少的作用。 1.5微米从0.9到1.5微米。 ，通过迅速分析的结果，在这个财政年度阐明了职业动态的机制，我们使用了一种可以从100度到去年购买的1150度的电炉具有不同的晶体类型和粒度。催化剂的组成比和第二次职业能力科学的职业能力科学分解了红外线方法这些实验结果的波长和激发的强度。大约100 fs。

项目成果

Electron Transfer Between Anatase and Rutile Nanopanicles in TiO_2 Photocatalysts Studied by Femtosecond Time-Resolved Near-IR Spectroscopy

飞秒时间分辨近红外光谱研究TiO_2光催化剂中锐钛矿和金红石纳米颗粒之间的电子转移

• 发表时间: 2010
• 作者: M. Kawano;M. Fujita;J. Marti-Rujas;Tao Chen
• 通讯作者: Tao Chen

How Electron Relaxes in Micellar Solution, Ionic Liquid, and TiO_2 Photocatalyst : Femtosecond Time-resolved Near-infrared Study

电子如何在胶束溶液、离子液体和 TiO_2 光催化剂中弛豫：飞秒时间分辨近红外研究

• 发表时间: 2010
• 作者: 桃井勉;他2名;Y.Tajiri;岩田耕一;大橋琢磨;Koichi Iwata
• 通讯作者: Koichi Iwata