レ-ザ-光励起による超薄膜固定化金属酸化物触媒の調製とその光触媒活性

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01550632
• Research Institution: University of Osaka Prefecture
• Principal Investigator: 安保 正一 大阪府立大学, 工学部, 教授 (70094498)
• Keywords: 光触媒反応 / バナジウム酸化物 / 固定化触媒 / レ-ザ- / NOx分解反応 / 酸化物触媒 / 薄膜触媒 / 酸化反応

Research Abstract

SiO_2や多孔性バイコ-ルを吸着媒としてVOCl_3を吸着させ、この吸着系を窒素レ-ザ-光で照射すると、VOCl_3分子が活性化され、吸着媒表面上のOH基と反応してVー化合物がーSiーOーVOCl_2の形で固定化されることが解った。この固定化の後、ーSiーOーVOCl_2を水で処理するとCl基がOH基で置換され、ーSiーOーVO(OH)_2の形となる。その後、酸素中で焼成することにより、シリカや多孔性バイコ-ルに超薄膜状態で固定化されたV酸化物種(A)が調製できることが明らかになった。この種(A)のキャラクタリゼ-ションはIR、ラマン、UV、ESR、ホトルミネッセンス分光法などにより行い、レ-ザ-光照射により単分子層状超薄膜固定化触媒が調製できることを初めて明らかにした。また、薄膜形成に及ぼすレ-ザ-光強度や担体表面のOH基濃度、吸着種濃度などの影響に付いても興味ある知見を得た。この様にして調製した超薄膜固定化V酸化物を光触媒として、その反応性に付いて検討した。オレフィンと酸素の存在下で超薄膜固定化V酸化物を光励起すると、オレフィンの部分酸化反応が進行し各種の含酸素化合物が生成することが解った。また、NO存在下で超薄膜固定化V酸化物を光照射すると窒素と酸素が生成し、室温以下の温度でのNOの直接分解反応が光触媒反応として進行することを見いだした。メタンを反応物とすると、エタンやエチレンが生成するが、反応は触媒の光還元を伴う。しかし、メタンとNOの混合系での光反応では、超薄膜固定化V酸化物を光触媒として、メタンのカップリング反応が進行することを見いだし、その反応中間体の検出を通して、反応機構を明らかにした。この様に、レ-ザ-光励起による超薄膜固定化金属酸化物触媒の調製とその光触媒活性の研究において、興味ある重要な研究成果を得ることができた。

Research Products

• [Publications] M.Anpo,H.Nishiguchi T.Fujii: "Photophysics and Photochemistry in the Adsorbed Layer.ーEffects of Solid Surfacesupon the Excited States and the Photoreactions of Adsorbed Moleculesー" Res.Chem.Intermedi.13. 73-102 (1990)
• [Publications] 安保 正一: "光固定化バナジウム酸化物触媒の調製とその上での光触媒反応" 表面科学、. 11. 39-44 (1990)
• [Publications] M.Anpo,T.Nomura,J.Kondo,K.Domen,K.Maruya,T.Onishi: "Photoluminescence and FTーIR Studies of the Dissociative Adsorption of H_2 on the Active ZrO_2 Catalyst and its Role in the Hydrogenation of CO" Res.Chem.Intermedi.,. 13. 195-202 (1990)
• [Publications] M.Anpo,C.Louis and M.Che: "Absolute Reaction Rate Constants of O_2,N_2O,and C_3H_6 with the Charge Transfer Excited Triplet State of the Highly Dispersed Anchored Mo/SiO_2 Catalyst" Chem.Express,. 5. 109-112 (1990)
• [Publications] T.Fujii,A.Ishii M.Anpo: "Absorption and Fluorescence Spectra of Rhodamine B Molecules Encapsulated in Silica Gel Networks and their Thermal Stability" J.Photochem.Photobiol.,A:Chemistry,. 54. 231-237 (1990)
• [Publications] M.Anpo: "Photocatalysis and Photoinduced ReactionS on Wellーdefined Supported Metal Oxides.ーMolecular Scale Reaction Mechanismsー" Proc.8th Intern.Conf.Photochem.Conv.Stora.Solar Energy,(Italy),169(1990).8. 120-136 (1990)
• [Publications] C.Louis,M.Che,M.Anpo: "The Activity and the Properties of Mo=O Bonds in Mo/SiO_2 Catalysts" Res.Chem.Intermedi.,. 15. 240-257 (1991)
• [Publications] 安保 正一,千葉 勝一,友成 雅則: "固体光触媒の新しい動向 I.ー微粒子酸化チタン上での光触媒反応の機構と量子サイズ効果ー" 表面、. 29. 156-169 (1991)
• [Publications] 安保 正一、野村 幸生: "固体光触媒の新しい動向 II.ー分子サイズの固定化担持触媒上での光触媒反応の光誘起反応ー" 表面、. 29. (1991)
• [Publications] 安保 正一: "触媒表面の光励起反応" 「表面励起プロセスの化学」 日本化学会季刊総説. (1991)
• [Publications] 安保 正一: "高分散担持触媒上での光触媒反応の光誘起反応 ー分子レベルの反応機構ー" 触媒、. 33. (1991)
• [Publications] 安保 正一: "光触媒の基礎と応用" Proc.of ILTJ,. (1991)
• [Publications] M.Anpo,T.Nomura,E.Giamello:"Approach to DeーNoxーIng Photocatalysis ーPhotocatalytic Decomposition of NO on Cu^+/SiO_2 Catalyst Prepared via Ionーexchange Methodー" Chem.Letters.
• [Publications] H.Patterson,J.Cheng,S.Despress,M.Sunamoto,M.Anpo: "Relationship between tne Geometry oh the Excited State of Vanadium Oxides Anchored onto SiO_2 and their Photoreactivity toward CO Molecules" J.Phys.Chem.
• [Publications] M.Anpo: "Photocatalytic Activity of Highly Dispersed Vanadium Oxide Prepared by Photochemical Fixation of V^<5+> Ions" Proc.Gordon Research Conference(Solid State Chemistry). 12-16 (1990)
• [Publications] T.Fujii,A.Ishii,S.Suzuki,M.Che,M.Anpo: "Photophysics on Solid Surfaces.TimeーResolved Fluorescence Spectra of Pyrene Adsorbed on Calcinated Vycor Glass" Bull.Chem.Soc.,Jpn.,. 63. 2475-2480 (1990)
• [Publications] T.Fujii,Y.Kurihara A.Ishii,N.Negishi,M.Anpo: "Enhancement of Thermal Stability of Fluorescein Molecules Encapsulated into Silica Gel Networks by SolーGel Method" Chem.Express,. 5. 917-920 (1990)
• [Publications] 安保 正一: "光触媒 ー常温で機能する材料を目指してー(90年代の新材料・新技術II)" 機能材料、. 10. 30-37 (1990)
• [Publications] M.Anpo,K.Chiba,M.Tomonari,S.Coluccia,M.Che,M.A.Fox: "Photocatalysis on Native and PlatinumーLoaded TiO_2 and ZnO Catalysts ーOrigin of Different Reactivities on Wet and Dry Metal Oxidesー" Bull.Chem.Soc.Jpn.,. 64. 543-551 (1991)
• [Publications] M.Anpo,T.Nomura,E.Giamello,M.Che: "Excited State of Copper Ions Supported on Silica and Photocatalytic Activity for NO Decomposition" Res.Chem.Intermedi.,. 15. (1991)
• [Publications] M.Anpo,T.Suzuki,Y.Yamada,Y.Otsuji,E.Giamello,M.Che: "New Developments in Selective Oxidation" Elsevier.(Amsterdam), (12)
• [Publications] M.Anpo: "Photochemical Conversion and Storage of Solar Energy" Kluwer Academic Pul.(Dordrecht),(16)
• [Publications] 安保 正一: "「実験化学講座」13巻" 丸善, in press