ペロブスカイト型酸化物中の窒素ドーパントの定性、定量分析に成功：研究開発の最前線

東北大学は、ペロブスカイト型酸化物中の窒素ドーパントの定性、定量分析に成功した。材料内部の窒素の導入形態を識別でき、詳細な分析が可能となる。

[MONOist]

　東北大学は2024年7月2日、九州シンクロトロン光研究センターとの共同研究で、ペロブスカイト型酸化物中の窒素ドーパントの定性、定量分析に成功したと発表した。材料内部の窒素の導入形態を識別でき、詳細な分析が可能となる。

　ペロブスカイト型光触媒のチタン酸ランタン（La₂Ti₂O₇）は、高い安定性と強い酸化還元能を有する。そのうち、窒素を添加したLa₂Ti₂O₇は、可視光下で高い安定性と強い酸化還元能を発揮できる光触媒として注目されている。

　研究グループは、可視光下での光触媒活性が低い白色のLa₂Ti₂O₇_Aと、高い光触媒活性を示す灰色のLa₂Ti₂O₇_Bをモデル材料として合成。従来法のX線光電子分光法（XPS）と、独自開発した超高温、高感度昇温脱離（TPD）装置によるTPD法の2つの手法で、La₂Ti₂O₇中の窒素ドーパントを測定した。

　その結果、2種の試料は、XPS分析法で類似したスペクトルを示したが、TPD法では窒素由来の脱離ガス種とその脱離温度が異なることが判明した。つまりTPD法を用いることで、ガスの種類と温度の情報から、窒素の導入形態の違いを観測できる。さらに、試料から脱離した全窒素量の算出により、ナノ粒子試料全体の窒素を正確に定量できる。

（a）（b）合成した2種の試料写真。（c）（d）XPSスペクトル。（e）（f）TPDプロファイル［クリックで拡大］ 出所：東北大学

　また、XPS法、X線吸収分光法（XAS）、赤外分光法を用いた包括的な分析により、TPD法で脱離したガスの種類と温度の情報から、酸化物中での窒素の導入形態を識別できた。こうした新たな分析法の確立により、高性能な窒素ドープペロブスカイト型光触媒の開発や、他の元素への適用が期待される。

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