メソポーラスチタニアコーティングにおける吸着および会合色素分子の光誘起過程

多孔質半導体薄膜コーティングにおける光分解を、空気-固体界面での光学分光法測定（色素モデル分子を使用）により研究することは、セルフクリーニングコーティングや色素増感太陽電池などの用途に関連するシンプルなモデルシステムとなり得る。しかしながら、結果の解釈は困難な場合があり、色素の会合過程の可能性によりさらに複雑になる。本研究では、厚さ77～291 nm、気孔率30～45%の異なる細孔構造を持つメソポーラスチタニアコーティングを、ゾルゲルディップコーティング法により固体基板上に作製し、色素（ローダミン6G、メチレンブルー）溶液に含浸させた。色素の光分解は、空気-固体界面においてUVおよび可視光下で研究された。細孔構造に吸着した色素分子はモノマーおよび会合体の形態で存在し、色素分子の会合およびダイナミクスは細孔サイズに依存し、光分解過程において重要な役割を果たすことが見出された。色素の会合は最も大きな細孔厚さを持つコーティングにおいて照射中に発生することが観察されたが、より小さな細孔を含むコーティングではこの過程は抑制された。調査した色素の会合体は、モノマーと比較して高い光安定性を示した。ローダミン6Gモノマーの分解は、Julson-Ollisモデルにより解釈される二段階の一次反応を示した。