BiVO4/BiOI光触媒の水熱合成と光触媒特性の評価

摘要

地球上へ降り注ぐ、1時間の太陽エネルギーは、全世界が1年間で消費するエネルギーの総量に匹敵 する。本多·藤嶋[1]効果が見いだされて以来、酸化チタン(TiO2)を含む光触媒に関する研究は多くなされ ている。光触媒反応の応用は大きく分けて二つの光エネルギーの変換方法としての利用、および水中や大気 中の有害物質の無毒化方法としての利用の研究が主に行われてきた。しかし、酸化チタンをはじめ多くの酸 化物半導体は3eVを超える大きいバンドギャップを有するため紫外光しか吸収できない。一方、太陽光をエ ネルギー源として用いる場合、紫外光は太陽スペクトルの5%程度しか含まれておらず、近年可視光も吸収で きる狭いバンドギャップの光触媒の開発が盛hに行われている。カチオン/アニオンのドーピング、金属ロー ディングやイオン注入によりバンドギャップを狭くする手法も報告されているが、欠陥の導入が原因で励起 された電子は正孔と再結合し、光触媒特性が向上しないケースがほとhどである。本研究では、BiVO4/BiOI ヘテロ構业に注目した。BiVO4はn型半導体であり、バンドギャップは2.4eVであるため可視光を吸収でき る。しかし、電子·正孔の再結合がく、光触媒反応における効率が低い。BiOIはp型半導体であり、n型の BiVO4と組み合わされるとpn接合が形成し、光照射の際に生じる電子は正孔と再結合する前にp型の方へ流れ るため光触媒性能の高効率化が期待できる[3]。BiVO4/BiOIヘテロ構业を作製するためには水熱合成法を用 いた。