一般化された酸化物半導体／有機分子／電解液界面の電子移動モデルの構築と応用

概要

研究成果の概要（和文）：
酸化物半導体とその上に吸着した有機色素分子および電解液中の分子（レドックス 対）との間で起こる電子移動の速度を決定する因子を明らかにすることを目的に、さまざまな材料の組み合わせで電子移動速度を測定した。有機溶媒を用いた電解液では酸化チタンは酸化スズや酸化亜鉛と比べて電解質を吸着しやすく、その結果、酸化物から色素への電子移動速度は他の酸化物と異なることが分かった。また酸化チタン上の色素の被覆率が高いことも電子移動に影響を与えることが分かった。

研究成果の学術的意義や社会的意義
本研究は主に色素増感太陽電池に応用することを目的に行なったが、界面での電子移動の理解は光触媒などにも応用できる。色素増感太陽電池の電極は主に酸化チタンが用いられる。酸化チタン以外の酸化物でも作製できるが、効率は低く、その理由は明らかになっていなかった。本研究で得られた知見は、酸化チタンの主な特異性は電解質や色素の吸着の様子が他の酸化物とは異なることであり、そのことが電子移動速度に影響を与えることが分かった。よって他の酸化物に対する設計指針が得られ、酸化物を用いたデバイスに対してより広い材料の選択肢を与えることができる。

研究成果の概要（英文）：
In order to elucidate the factors determining the electron transfer rates at the interfaces of metal oxides, organic dyes adsorbed on the oxide, and electrolyte containing redox couples, the electron transfer rates were measured for the combinations of various materials. For organic solvents, TiO2 absorbs more electrolytes than ZnO and SnO2. As a result, the interfacial electron transfer rates were different between the oxides. In addition, surface coverage of metal oxides by the adsorbed dyes was different, also resulting different electron transfer rates

キーワード： 界面電子移動

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