| 正孔、電荷・電子移動 |
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| 【技術分類】 |
| １−Ａ 酸化チタンの物性と光活性 |
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| 【技術の名称】 |
| １−Ａ−２ 正孔、電荷・電子移動 |
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| 【技術内容】 |
硫酸溶液中で酸化チタン（TiO2）を光照射することにより、光エッチングが進行、表面構造の修飾が可能である。数十nmレベルの凹みが生成するが、この構造変化はPtを担持した場合に進行し、これがないと表面構造の変化は起こらない。この原因を解析するため、溶液内に透明導電性の電極を挿入して光照射下に正帯電化を試みたところ、同様の表面構造変化が観測された。以上の結果より、光照射でTiO2表面に生成する正孔がこの光エッチングによる表面修飾に関係していることが明らかになった。
実験：Rutile型酸化チタン（Rutile 94%、触媒学会参照触媒 JRC-TIO-5）を用いた。Pt担持は1mM H2PtCl4水溶液中に分散し、250W高圧水銀灯を照射してPtを還元担持した。光エッチングの実験は0.05M H2SO4水溶液を使用した。またPtを担持しないTiO2の光エッチングで用いた光電極はF-ドープしたSnO2担持の導電性ガラス電極であり、抵抗は20Ω/square、1.5Vに正電圧を印加下。光照射時間は24hとした。
表面修飾の観測：SEMにより、直接観測を行った。Rutileでは結晶面が明瞭に観測される。 |
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| 【図】 |
| 図１ 光触媒エッチングのSEMによる直接観測 |
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| 出典：「Photo‐induced Surface Dissolution of Titanium Dioxide Particles in Sulfuric Acid Solution．」、「電気化学および工業物理化学 VOL. 70 NO. 6」、（2002年）、TSUJIKO A、SAJI Y、MURAKOSHI K、NAKATO Y著、電気化学会発行、458頁 Fig.１、３ SEM image of the TiO2 particles (Up, a) and those modified by platinum (Up, b), and those after illumination for 72h (Low, a, b) and 168h (Low, c and d). |
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| 図１の説明：光還元によるPtの導入はRutileの全ての結晶面に均等に起こる訳ではなく、(110)面に選択的に進行する。光エッチングはPtの担持された(110)面よりは(101)面で進行している。エッチングは正孔発生箇所で進行することから、Pt粒子は正孔の蓄積を抑制していることが確認される。 |
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| 【応用分野】 |
| 正孔の特性を用いた光エッチングとナノ加工 |
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| 【出典／参考資料】 |
| 「電気化学および工業物理化学 VOL. 70 NO. 6」、（2002年）、TSUJIKO A、SAJI Y、MURAKOSHI K、NAKATO Y著、電気化学会発行、457頁〜459頁 |
