【研究の成果2】

【SMPS細孔を合成場としたWO3量子ドットの合成と光触媒能の制御・向上】

 

SMPS の制御されたシングル～サブナノメートルサイズの細孔を合成場として、WO3 量子ドットのサイズ選択的合成に成功した。過酸化タングステン酸の水溶液中に SMPS を浸漬し、洗浄、焼成することで、簡便に WO3 量子ドットを合成することができる。

バルクの WO3の場合、伝導帯下端は+0.5 V vs SHE（水素標準電極電位）、価電子帯上端は+3.1 V vs SHE に位置する。

 

そのため、光触媒として作用させる場合、酸素の一電子還元反応（-0.05 V vs SHE）を起こすことができない。光照射により生成した電子・正孔対の電子を効率的に消費できないため、再結合確率が増加し高い光触媒活性を得ることができないという問題点がある。WO3 の場合は量子サイズ効果の影響は伝導帯下端に選択的に働くため、直径約 1.2 nm以下の粒子において、酸素の一電子還元準位を超える伝導帯下端のシフトが起こると予測できる。

 

本研究では、異なるサイズの WO3 量子ドットについて、酸素一電子還元反応の進行を電子スピン共鳴法のスピントラップ法を用いて実証した。理論予測通り、約 1.2 nm を境に酸素の単電子還元が進行することを実証し、更に粒径減少に伴い反応効率が上昇することも明らかにした。

 

 

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