電気クロミックTiO₂ナノチューブアレイを用いた有機物分解と水素生成の同時実現

要約

陽極酸化法で作製した垂直配向TiO₂ナノチューブアレイ（TNT）を陰極分極処理して青色化（Blue-TNT）し、有機物分解とH₂生成を同時に行う光電気化学システムを構築した。Blue-TNTは表面でTi⁴⁺からTi³⁺への部分還元が確認され、ドナー密度と電気伝導率が大幅に向上した。4-クロロフェノール、フミン酸、フルビン酸の分解は光電気化学条件下で顕著に促進され、主要酸化剤は表面ヒドロキシルラジカルであることが確認された。H₂生成速度はBlue-TNTで通常TNTの2倍以上に達した。

メカニズム

Blue-TNT表面のTi³⁺形成により電気伝導率とドナー密度が向上し、光電気化学条件下でのバンドベンディングとの相乗効果によりヒドロキシルラジカル生成とH₂発生が促進される。