メカノケミカル·ドーピングと表面改質·組成制御によるTiO_2の可視光領域での性能向上

摘要

半導体が光のエネルギーを吸収することによって電子を励起する「光電効果」を利用し，その励起電子を汚染物質の分解やクリーンエネルギー源である水素の創製に利用することが注目されている。 光のエネルギーを利用して化学反応を引き起こすことのできる素材は「光触媒」と呼ばれ，その典型的な物質として，TiO_2，ZnOのような金属酸化物が挙げられる。光触媒の原理は，物質にそのバンドギャップ以上のエネルギーを持つ光を照射することにより，電荷分離を生じさせ，生成した電子と正孔が固体表面での酸化·還元反応を引き起こすことにある。特に，TiO_2，ZnOなどでは，バンドギャップは3.0～3.2eV程度の比較的大きな値を持っため，生活環境中に存在する紫外線によって強力な酸化·還元作用を得ることができる。 これらの反応には，酸素や水の介在によって生成する活性酸素種やラジカル種が関与するといわれており，こや反応により各種の分解反応が起こることが知られている。