もう一つの応用として光触媒材料がある。TiO2と同様にWO3も光触媒効果を持つ事が報告されている。したがって 、WO2 、WO2.72 、およびWO2.9も同様に光触媒材料への応用が期待される。

 

既に実用化されているTiO2粉末と本実験で得られたWO2 、WO2.72、およびWO2.9 材料を別々の容器に入れ 、メチレンブル ーを用いた色素の脱色反応を行なった。紫外線照射を行い、約60分でTiO2 の入ったメチレンブルー溶液はほぼ完全に透明になっ ていたが、一方、３種類のタングステン酸化物の入った溶液の青色は変化が見られなかった。以上の事から、今回用いたタングステン酸化物結晶には光触媒効果はないと判断される。

 

 

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【WO2.9中空円柱状結晶生成の実験方針と実験方法】

 

還元剤に水素を用い、フィラメント温度1800℃で、酸化度の低いWO2が生成られました。そこで、フィラメント温度を上げると、より酸化程度の高いWO2.9が生成する事が予想される。実験装置と実験方法はWO2針状結晶の生成と同じであるが、異なるのは、Wフィラメント温度を2000℃にした事である。これによって、Wの酸化が進み 、WO2針状結晶の生成の実験環境よりも少し強い酸化雰囲気でのWの酸化反応が起こったと考えられる。その結果、予想通り、Ni金属メッシュ上に青色の生成物であるWO2.9が堆積した。 

 

 

【WO2.9中空円柱状結晶生成の実験結果および評価 】

 

 

XRDで観察されるピークを同定したところ、生成物はWO2.9結晶である事が分かった。また、SEM写真より、中空になった円柱状の形状をした結晶が観察され、典型的な寸法は長さが約10μｍ、直径は1μｍ、中空の穴の直径は300ｎｍであった。全てのWO2.9結晶は中空になっているが、中空になる成長メカニズムについては不明である。

 

 

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ここでは２つの事項について検討を行なった。ゼーベック効果の実験からタングステン酸化物結晶がn型半導体である事、また、その特異な形状から電子エミッタ材料への応用が考えられる。

 

ここでは、鏡面研磨されたn型シリコン基板上にWO2.72柱状結晶を堆積させたものを電子エミッタ特性の測定試料として用いた。アノード電 極（正電圧に印加）は透明電極（ITO）、カソード電極（負電圧またはアース）はシリコン基板とした。

ITOとシリコン基板間の距離は960umとした。測定装置内の真空度を10-8Torr程度の高真空にした後、負バイアスされたWO2.72柱状結晶の先端から放出された電子は正バイアスに印加されたアノード電極に達する。その時に流れる電流値を測定する。立ち上がり電界に着目すると、1.04V/umに達すると、1.5×10-9Aとなると電子を放出し始め、電流の急激な立ち上がりを観測する事が出来る。

 

そして、1.04V/umで1.06×10-5Aまでの電子放出を確認することが出来た。すなわち、わずか0.4 V/umの電界の増加で約104倍の電流増加が認められた。1.04V/umの立ち上 がり電界の値はC.N.Tの特性と比較するとほぼ同等の値であり、今後に期待できる特性を持っていると考えられる。

 

 

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これまでのタングステン酸化物結晶の生成は全てNi金属メッシュを基材として用いていた。Ni金属が特別の触媒効果を持っているのか、それとも無関係なのかを調べるために色々な材質の基材を用いて、タングステン酸化物結晶の成長を調べた。

 

ここでは、シリコン（Si）、石英ガラス（SiO2 ）、鉄（Fe）、ステンレス（Fe－Ni－Cr 合金）、モリブデン（Mo）の５種類を基材として用いた。全ての基材上にWO2 針状結晶とWO2.72柱状結晶の生成を確認する事が出来た。この事から、タングステン酸化物の生成においては、基材材質の依存性はない事が分かった。

 

すなわち、基材はタングステン酸化物の成長時（堆積時）における受け皿の役割を果たしており、基材の融点が加熱されたWフィラメントの輻射熱に耐えられるものであれば、金属、半導体、絶縁体の種類を問わず何でも良いと思われる。

 

 

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