広島大学
高エネルギー加速器研究機構
広島大学大学院先進理工系科学研究科の廣森慧太大学院生（現東京大学博士研究員）、中島伸夫准教授らの研究グループは、高エネルギー加速器研究機構（KEK）物質構造科学研究所の小澤健一教授やブルックヘブン国立研究所（BNL）のJ. Sadowski博士らとの国際共同研究により、光触媒物質として広く使われている二酸化チタン（TiO2）の表面で、どこで反応が活発に起きているのかを世界で初めて直接観察することに成功しました。
光触媒とは、光が当たることで化学反応を促す物質です。代表的な光触媒である二酸化チタンには、原子の並び方が異なる「アナターゼ型」と「ルチル型」という結晶があります。これまで、この2種類の結晶が接する境目では光触媒反応が活発になると考えられていましたが、実際にどの場所で、どの程度反応が起きているのかを直接観察することはできていませんでした。
今回、研究グループは、物質の表面を非常に細かく観察できる「X線光電子顕微鏡（XPEEM）」を使用しました。TiO2の表面に酢酸分子を吸着させて紫外光を照射し、酢酸がどの場所でどのくらい分解されたかを調べることで、光触媒反応の強さを場所ごとに可視化しました。その結果、アナターゼ型とルチル型が接する境目付近で反応が最も活発になり、境目から離れるにつれて反応が弱くなることが明らかになりました。
この成果は、異なる結晶の境目が光触媒の働きを高める仕組みの理解につながるもので、より高性能な光触媒材料を開発するための新たな手がかりになることが期待されます。
この研究成果は、「Applied Surface Science」 に8月24日に掲載されました。
詳細は 広島大学 のホームページをご覧ください。
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