チオ尿素を添加した可視光応答型TiO₂光触媒に関する研究

抄録

近年，チオ尿素をドーパントとし，Sをドープさせることで可視光応答性を持たせた二酸化チタン(TiO₂) が報告されており，我々も検討を行なってきた。その結果，合成した試料のXPS測定においてS2pピークが試料表面のみに観測され，バルク内部には見られなかった。一方バルク内部にTi-N由来のN1sピークが観測された。またS2pピークは洗浄後には消失したことから，表面吸着した硫酸種由来と考えられる。これまでチオ尿素を用いてNのみをドープした例は報告されておらず，この結果は焼成条件を変化させても変わらないことから，Nのみがドープされた要因は前駆体合成時にあると考えられる。そこで，さらに我々は前駆体合成条件がドープ試料の合成に与える影響を調査した。前駆体合成時に水が過剰に存在すればTi-O-Tiが多く生成され，イオン半径の大きなS^2- (1.84Å)はO^2- (1.24Å)と置換できず，比較的イオン半径の近いN^3- (1.46Å)が置換されたと思われる。また，空気中で焼成しているため，S^2- は即座に酸化され硫酸などS⁶⁺ となったと考えられる。また，このドープされた元素の状態は尿素と同じであった。一方無水系で前駆体合成を行った試料では，バルク内部にNは観測されなかったものの，S⁴⁺が存在していることが明らかとなった。これは無水系においてTi-O-Ti結合の生成が抑制されたことによると考えられる。