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概要

マイクロナノ構造 V2O5 の合成と物理的特性: 構造、光学的特性、および太陽光光触媒活性

トップ・カック・レとソク・ウォン・キム

バルクの V2O5 は、バンドギャップ (Eg) が約 2.3 eV の反磁性半導体で、満たされた O2p 軌道と占有されていない V3d 軌道を持つイオン構成に基づいています。しかし、V2O5 の特殊な電子構造は、V3d 状態、V3d スプリットオフ状態、ミッドギャップ状態の 3 つのバンドを形成し、V2O5 マイクロナノ構造の興味深い光学特性につながります。そのため、低次元 V2O5 材料のバンド端吸収とフォトルミネッセンス (PL) ピーク位置は一致しません。この研究では、薄膜、ナノ粒子、マイクロナノロッド、マイクロナノワイヤ、ナノスフィア、ナノホロー (NH)、V2O5/RGO ナノ複合材料を含む V2O5 マイクロナノ構造の製造プロセス、構造、光学特性、光触媒活性をまとめ、分析しました。 V2O5マイクロナノ構造の広範囲のバンド端吸収とブロードなPLは、形態、合成方法、成長条件、マイクロナノサイズ、相転移などの要因の観点から明らかにされています。V2O5マイクロナノ構造における電子正孔対の分離、拡散、再結合、劣化の関係も研究されています。 
サンプルを500℃未満の温度でアニールすると、α-V2O5膜が形成されました。アニール温度が上昇すると、α-V2O5構造の一部が歪んで再構築され、α-β相V2O5の高品質の混合物が形成されました。これにより、可視光の広い吸収と増強がもたらされます。V2O5ナノスフィアのV4+酸化状態の数が多いと、弱いPLを示した他の構造と比較して、PL強度が大幅に増強されました。特に、V2O5 ナノスフィアは、紫外線による強い励起により、395 nm (3.14 eV) 付近で強い紫外線 (UV) PL を示しましたが、この PL ピークは他のナノ構造では観察されませんでした。V2O5 ナノスフィア内の大量の電荷分離と、V2O5 ナノホローおよびナノ粒子内の大きな表面接触面積により、V2O5 マイクロナノロッドおよびマイクロナノワイヤよりも効率的な光触媒活性が得られます。