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| 添加共存物質（ドーパント） |
| 【技術分類】 |
| １−Ａ 酸化チタンの物性と光活性 |
| 【技術の名称】 |
| １−Ａ−１−ｄ 添加共存物質（ドーパント） |
| 【技術内容】 |
| 多結晶性の酸化チタンで種々の遷移金属ドーパントの効果を検討した。ドーパントは半導体のバンドギャップを小さくして可視光域まで光の吸収範囲を拡大する目的で使用される。半導体表面に担持した貴金属（Pd, Pt）は光で生成した電子・正孔の電荷分離構造の改良に寄与し、ドーパントとは異なる機能を発揮する。ここではドーパントの効果を最新の分光学的な手段で検討した。 触媒の調製法：TiCl4水溶液、アンモニア水を反応させて得た水酸化物を373K 24h乾燥、773K 24h焼成して酸化チタン（TiO2-HP）を調製した。ドープ触媒は金属硝酸塩、ヘプタモリブデン酸塩、メタバナジン酸塩、パラタングステン酸塩などの水溶液にTiO2-HPを24h含浸、373K 24h 乾燥、773K 24h 焼成して調製した。TiO2/Me/x で表示、xは担持量を示す。得られたドープ触媒のBET比表面積は非ドープ触媒とほぼ同じ 60m2/gであった。 物性解析手法：XRD、拡散反射（200-800nm）、BET比表面積、SEM-EDX、pzc (Point of zero charge)、フェムト秒パルス（Arイオンレーザー）励起拡散反射 この他、光触媒活性を検討している。 |
| 【図】 |
| 図１ ドーパント含有酸化チタン触媒の拡散反射スペクトル |
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| 出典：「Preparation of Polycrystalline TiO2 Photocatalysts Impregnated with Various Transition Metal Ions： Characterization and Photocatalytic Activity for the Degradation of 4‐ Nitrophenol．」、「J Phys Chem B VOL. 106 NO. 3」、（2002年）、DI PAOLA A、MARCI G、PALMISANO L、SCHIAVELLO M、UOSAKI K、IKEDA S、OHTANI B著、American Chemical Society発行、639頁 Fig.３ Visible-UV spectra (diffuse reflectance) of TiO2 and doped samples containing 1% transition metal:(a) TiO2-HP、(b) TiO2/W、(c) TiO2/Fe、(d) TiO2/Mo、(e) TiO2/V、(f) TiO2/Cr、(g) TiO2/Cu、(h) TiO2/Co. Reprinted with permission from American Chemical Society |
| 図１の説明：(a) TiO2-HPに比較して400nm以上の長波長域で反射率が低下（吸光度が向上）し、可視光域での光触媒活性向上を期待させる。 ドーパントの効果をさらにpzc値（pH）、正孔・電子再結合速度定数（kr、cm3/ps）、4-ニトロフェノールの水溶液中での光分解速度定数（r0、10-10mol/L･s）を示した。光化学反応は0.5L容器、中圧水銀ランプ、125W照射での結果である。 TiO2-HP pzc = 7.1、kr = 1.9、r0 = 1.4、TiO2/Co/1.0 pzc = 7.7、kr = 2.5、r0 = 0.9 TiO2/Cr/1.0 pzc = 3.3、kr = 2.3、r0 = 0.5、TiO2/Cu/1.0 pzc = 7.6、kr = 2.3、r0 = 1.0 TiO2/Fe/1.0 pzc = 7.4、kr = 4.1、r0 = 0.8、TiO2/Mo/1.0 pzc = 5.8、kr = 2.1、r0 = 1.6 TiO2/V/1.0 pzc = 5.4、kr = 3.1、r0 = 0.4、TiO2/W/1.0 pzc = 6.6、kr = 1.9、r0 = 2.7 以上の結果、kr値がドーピングにより大きくなり、TiO2/Wを除いてr0値が低下し、光触媒性能としては悪化したように見える。 |
| 【応用分野】 |
| 可視光活性触媒 |
| 【出典／参考資料】 |
| 「J Phys Chem B VOL. 106 NO. 3」、（2002年）、DI PAOLA A、MARCI G、PALMISANO L、SCHIAVELLO M、UOSAKI K、IKEDA S、OHTANI B著、American Chemical Society発行、637頁〜645頁 |
| 【技術分類】 |
| １−Ａ 酸化チタンの物性と光活性 |
| 【技術の名称】 |
| １−Ａ−１−ｄ 添加共存物質（ドーパント） |
| 【技術内容】 |
| 可視光応答性を高めたバナジウムでドープしたバイコールガラス担持の酸化チタン（V/TiO2）薄膜光触媒を調製し、その特性を調べた。担体は Vycol 7930 ポーラスバイコールガラス（PVG、BET比表面積 250m2/g）製で、3.6mm直径、12mm長、重量は180mgである。TiCl4のCVD法でTiO2モノレーヤー担持触媒を調製、またメタバナジン酸塩水溶液から1.7wt% V担持してドープ（V/TiO2/PVG）触媒を調製した。同様に水溶液から0.5 wt% V/PVG触媒を調製、さらにTiO2をドープしてTiO2/V/PVG触媒を調製した。 ドーパントの採用で、光触媒のUV-Vis吸収スペクトルが可視光側にシフトした。 |
| 【図】 |
| 図１ バナジウムドープした酸化チタン薄膜触媒のUV-Vis吸収スペクトル |
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| 出典：「Visible Light Driven V‐Doped TiO2 Photocatalyst and Its Photooxidation of Ethanol」、「J Phys Chem B VOL. 105 NO. 14」、（2001年）、KLOSEK S、RAFTERY D著、American Chemical Society発行、2816頁 Fig.１ UV-Visible absorption spectra of blank PVG and three TiO2-based catalysts: (a) PVG, (b) TiO2/PVG, (c) TiO2/V/PVG, and (d) V/TiO2/PVG. Reprinted with permission from American Chemical Society |
| 図１の説明：PVG支持体へのCVD法によるバナジウムドープしたTiO2薄膜触媒の調製でドーパントの添加方法により吸収スペクトルに差があることを示している。PVG支持体が可視部に吸収はない。TiO2の担持に比較していずれのドープ法でも可視光域への吸収範囲がのびているが、先にTiO2を担持してドーパントをこれに添加したV/TiO2/PVGの方がより長波長側へ吸収範囲がのびて効果が大きいと見られる。 |
| 【応用分野】 |
| ドーピング触媒の製造法 |
| 【出典／参考資料】 |
| 「J Phys Chem B VOL. 105 NO. 14」、（2001年）、KLOSEK S、RAFTERY D著、American Chemical Society発行、2815頁〜2819頁 |
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| ［更新日 2003.3.28］ |