表面下をアルミニウムナノ二量体で修飾したTiO<sub>2</sub>薄膜における水の光アノード酸化増強の電気化学的イメージング

ZHOU Xuan; GOSSAGE Zachary T.; SIMPSON Burton H.; HUI Jingshu; BARTON Zachary J.; RODRIGUEZ-LOPEZ Joaquin

文献

J-GLOBAL ID：201702279998702039 整理番号：17A0680732

表面下をアルミニウムナノ二量体で修飾したTiO₂薄膜における水の光アノード酸化増強の電気化学的イメージング

Electrochemical Imaging of Photoanodic Water Oxidation Enhancements on TiO₂ Thin Films Modified by Subsurface Aluminum Nanodimers

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資料名：
巻： 10 号： 10 ページ： 9346-9352 発行年： 2016年10月
JST資料番号： W2326A ISSN： 1936-0851 CODEN： ANCAC3 資料種別：逐次刊行物 (A)
記事区分：原著論文発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

近年,Alプラズモニックナノ構造は,この金属が豊富で安価で,UVからNIRまで広範囲に渡ってプラズモン挙動を示すため注目されている。プラズモン増強による水の酸化において,Alナノ構造に関する実験研究はこれまで報告されていない。本論文では,電解質を含まず,TiO₂薄膜の下に,Alナノ二量体(AlNDs)を用いたハイブリッドシステムの開発を報告する。パターン化したAlNDsの上にTiO₂膜を堆積させて,光触媒として作用させ,AlNDsの溶解を防いだ。AlNDsは表面プラズモンの支持に用い,局所的な光電流は光電場増強またはプラズモン誘導電子注入のいずれかで増強される。光分極感度のために二量体の構造を選択し,TiO₂との相互作用のプラズモニック性質を調べた。ナノ二量体の横方向プラズモンモードで励起しながら,走査型電気化学顕微鏡(SECM)でTiO₂/AlNDs基板上の酸素発生率をマッピングし,AlNDs表面被覆率は3.1%にも係らず,局所的な酸素発生率が27.8%増加した。オフ共鳴で励起されるが,縦方向偏光の下での近接場光は,さらなる寄与をもたらした。電解質に晒したときに暗所で電流が増大するAuとは異なり,AINDsは近接場増強と一致する特異な応答を生じた。Alバンド間遷移はNIR内の狭帯域でのみ起こるため,局在化したAl表面プラズモン共鳴は,様々な半導体光電極の光活性に合致するようにナノ粒子のサイズまたは形状を変化させて調整できる。

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塩基,金属酸化物 , 光化学反応 , 光伝導,光起電力

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表面下をアルミニウムナノ二量体で修飾したTiO2薄膜における水の光アノード酸化増強の電気化学的イメージング

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