光触媒についてです。

質問

光触媒粒子をシングルナノ領域に調製すると、励起電子-正孔対の再結合率や逆反応レートが上がってしまうみたいなんですがなぜでしょうか？

私はシングルナノ領域では互いの距離が近くなるために励起電子-正孔対の再結合率や逆反応レートが上がってしまうのではと考えています。

よろしくおねがいします。

回答No.1

uzu_sp

興味ある研究ですね。

光触媒の大きさをナノレベルまで小さくして行くと光の変位電界と変位磁界の誘導で電子が励起して、そのエネルギーの一部がスピンエネルギーに変換してスピンにより磁界量が増大して磁気結合が強くなり励起電子と正孔の再結合が強くなったと思われます。

原子核を回る電子は１軌道に２個入れます。
そして電子対はスピンが逆です。
スピンする電子は小さな磁石になります。
スピンが逆だとＮ極とＳ極が引き合います。
２個の電子はクーロン力では反発しますが、スピンが逆だと磁気力で引力が生まれてその２つの力で平衡状態になります。
この原理で原子同士は結合できます。
半導体はこの原理を積極的に利用したものです。

粒子の大きさが小さくなった分、光から受けるエネルギー密度が上がった分、励起し易くなったと思われます。

あくまで推測ですが・・・。