ソルボサーマル法を駆使するゼロリコンビネーション光触媒の開発

• Project/Area Number: 15033272
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kinki University
• Principal Investigator: 古南 博 近畿大学, 理工学部, 助教授 (00257966)
• Project Period (FY): 2003 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥5,000,000 (Direct Cost: ¥5,000,000); Fiscal Year 2004: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000); Fiscal Year 2003: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
• Keywords: 酸化チタン / 光触媒 / ソルボサーマル法 / ブルカイト / 吸着剤 / 硝酸イオン還元

Research Abstract

本研究では、有機溶媒の多様性を利用して、さまざまなソルボサーマル技術を新たに開発する。これらを駆使して様々なTiO_2光触媒系を調製し、その光触媒特性の評価や新規反応系を開拓するとともに、その量子効率の向上およびゼロリコンビネーション化を目指した。
1)ソルボサーマル法によるブルカイト型酸化チタン光触媒の合成と光触媒特性評価
TiO_2はアナタース、ルチル、ブルカイトの3つの結晶系で存在する。その中でアナタースとルチルはよく知られており、これらの合成および光触媒や触媒担体への応用に関する研究例は多い。一方、純粋なブルカイト型TiO_2は合成が困難であるため、その物性や光触媒特性についてはあまり研究されていない。そこで、ソルボサーマル法によるブルカイト型TiO_2の合成を種々検討した。その結果、チタン源にチタンオキシアセチルアセトナート、溶媒にエチレングリコール-水混合系、共存物質に各種ナトリウム塩を用いるとブルカイト型酸化チタンのナノ結晶が生成することを見いだした。これを複数の光触媒反応系に用いたところ、ブルカイト酸化チタンの最適な物性は反応系に依存して大きく異なること、および、最適な物性を付与された試料は、市販高活性品P-25やST-01と比べても遜色ない特性を示すことが明らかになった
2)ソルボサーマル法を用いる酸化チタン-吸着剤コンポジットの合成とその評価
気相中に拡散した物質の分解・無害化反応を効率的に進めるためにはTiO_2-吸着剤コンポジットが有効であると考えられる。しかし、高活性な光触媒を吸着剤と複合化されるのはかなり難しい。ソルボサーマル合成条件時に吸着剤を系内に共存させ、吸着剤上に直接高活性TiO_2を生成させる手法を開発し、これが期待通り優れた光触媒特性を示した。

Research Products

• [Journal Article] Synthesis of thermally stable χ-alumina by thermal decomposition of aluminum isopropoxide in toluene (2004)
  • Author(s): Hiroshi Kominami
  • Journal Title: J.Am.Ceram.Soc. 87 Pages: 1543-1549
• [Journal Article] Highly dispersed transition-metal-containing polyoxomolybdates [XMo_6O_<24>^<n->;X=Fe,Co,and Ni] on alumina modified with a silane agent and their catalytic features for partial-methanol-oxidation (2004)
  • Author(s): Hiroshi Kominami
  • Journal Title: Appl.Catal.A, General 276 Pages: 187-195
• [Journal Article] ソルボサーマル法による高活性光触媒の調整 (2004)
  • Author(s): 古南 博
  • Journal Title: マテリアルインテグレーション 17 Pages: 7-12
• [Book] 高機能な酸化チタン光触媒 第2章第6節「ソルボサーマル法による高活性酸化チタン光触媒材料の合成 (2004)
  • Author(s): 古南 博
  • Total Pages: 499
  • Publisher: エヌ・ティー・エス
• [Publications] H.Kominami, H.Kumamoto, Y.Kera, B.Ohtani: "Photocatalytic Decolorization and Mineralization of Malachite Green in An Aqueous Suspension of Titanium(IV) Oxide Nano-particles under Aerated Conditions : Correlation between Some Physical Properties and Their Photocatalvtic Activity"Journal of Photochemistry Photobiology A : Chemistry. 160・1-2. 99-104 (2003)
• [Publications] H.Kominami, J.-i.Kato, S.-y.Murakami, Y.Ishii, M.Kohno, K.-i.Yabutani, T.Yamamoto, Y.Kera, M.Inoue, T.Inui, B.Ohtani: "Solvothermal Syntheses of Semiconductor Photocatalysts of Ultra-high Activities"Catalysis Today. 84・3/4. 181-189 (2003)
• [Publications] H.Kominami, Y.Ishii, M.Kohno, S.Konishi, Y.Kera, B.Ohtani: "Nanocrystalline brookite-type titanium(IV) oxide photocatalysts prepared by a solvothermal method : Correlation between their physical properties and photocatalytic activities"Catalysis Letters. 91・1-2. 41-47 (2003)
• [Publications] B.Pal, S.Ikeda, H.Kominami, Y.Kera, B.Ohtani: "Photocatalytic Redox-Combined Synthesis of L-Pipecolic Acid from L-Lysine by Suspended Titania Particles : Effect of Noble Metal Loading on the Selectivity and Optical Purity of the Product"Journal of Catalysis. 217. 7-12 (2003)
• [Publications] 古南 博: "ソルボサーマル法による高活性光触媒の調製"マテリアルインテグレーション. 17・2. 152-159 (2003)
• [Publications] 古南 博: "ソルボサーマル法を駆使した高活性半導体光触媒の合成"光触媒. 11. 8-11 (2003)
• [Publications] 古南 博: "図解「光触媒のすべて」:ソルボサーマル法酸化チタン"工業調査会. 308(2) (2003)