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光触媒界面の吸着水及び水素結合ネットワークのナノスケール構造

-バルク水を用いた第一原理固液界面シミュレーション-

館山 佳尚 ( MANA独立研究者 )

バルク的な水を取り込んだニ酸化チタン(TiO2)アナターゼ(101)面および(001)面 と水との固液界面の第一原理分子動力学シミュレーションに世界で初めて取り組 んだ。その結果、界面の吸着水分子や強い水素結合・弱い水素結合の原子スケー ル構造が明らかになった。これらの結果は光触媒の水界面におけるH2O・OHの吸 着量や疎水性・親水性に対する知見を与え、光触媒の界面反応メカニズムの理解 に大きく貢献するものとなっている。

図1 ニ酸化チタン(TiO2)アナターゼ(a)(101)面および(b)(001)面と水との界面の熱平 衡構造。白、ピンクが水素とチタンを、赤、緑、青、黄が通常酸素、吸着酸素及び第2層 酸素を酸素を表す


図2 二酸化チタン(TiO2)アナターゼ(a)(101)面および(b)(001)面と水との界面の酸 素ー水素の対相関関数。これらにより強い水素結合と弱い水素結合が分類可能




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