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柵木2016（卒論）
- 1. 1/16 柵木 光 電子工学科 野田研究室 B4 酸化物半導体ナノチューブアレイにおける エチレングリコールを犠牲剤とした 光触媒水素生成
- 3. 3/16 背景（光触媒材料） 光触媒材料 酸化鉄（Ⅲ） （α－Fe2O3） 長所 （波長 ～600 nm） 短所 二酸化チタン （TiO2） 長所 短所 （波長 ～380 nm） 光励起された電子（正孔）による 強い還元（酸化）力 紫外光吸収 バンドギャップ ～3.2 eV 太陽光を有効利用できない 可視光吸収 バンドギャップ ～2.2 eV 材料となる鉄が豊富に存在 キャリア（特に正孔）の拡散長が数nmと短い 低い電気伝導率、高い再結合率
- 5. 5/16 内容と目的 内容 陽極酸化法により二酸化チタンと酸化鉄ナノチューブアレイを作製 さらに、光励起された電子正孔対を効率よく抽出するためにPtを堆積 e－ h＋ 光(hν) Pt H＋ H2 目的 ・エチレングリコールを犠牲剤とした水の光分解（C2H6O2 + 2H2O → 2CO2 + 5H2） ・作製した試料において、液相エチレングリコール＋水の光触媒分解 による水素生成を評価する hν
- 6. 6/16 陽極酸化法によるナノチューブ作製 Ti箔 Fe箔 エチレングリコール 100 ml 100 ml フッ化アンモニウム 0.35wt% 0.5wt% 純水 2vol% 5vol% 電解液温度 常温 60℃ 印加電圧 60V 50V 陽極酸化時間 30min 5min 作製条件 Ti箔 電解液 陽極酸化後 TiO2 陽極酸化後 Fe箔 Fe2O3
- 7. 7/16 光触媒活性向上のためのPt堆積 H2PtCl6 10.36 mg 純水 20 ml エタノール 5 ml 助触媒効果のあるPtナノ粒子 （数 nm）を表面に堆積 光電析溶液 光電析法 半導体の光還元力により半導体表面に金属を付着 TiO2に紫外光（300~400 nm）を10分間照射 Fe2O3に可視光（400~700 nm）を10分間照射
- 8. 8/16 構造評価（SEMによる観察①） 二酸化チタン 形状 内径 80 nm 外径 110 nm 高さ 平均3 μm ナノチューブアレイ構造の形成を確認 二酸化チタンのSEM像
- 9. 構造評価（SEMによる観察②） 9/16 酸化鉄（Ⅲ） 形状 内径 40 nm 外径 60 nm 高さ 2 μm ナノチューブアレイ構造の形成を確認 SEMによる表面画像及び断面画像
- 14. 14/16 量子効率の算出 本研究では、量子効率φを次のように定義する M.Hattori et al. Applied Surface Science 2015, 357, 214-220 φ ＝ 2rH2 / I ×100 rH2 :水素生成速度, I ：入射光子数 G.L.Chiarello et al. Catal. Today 2009, 144, 69-74 Pt/TiO2 燃料 水素生成速度 rH2 （μmol/ （h・cm2）） 量子効率 φ（%） エチレングリコール 1.98 3.57 エタノール 4.61 8.34 入射した光子1つにつき、水素生成に関与した光励起電子の数