ゼオライトのミクロ空間場を利用した光触媒反応系の構築と反応のダイナミックス

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05453123
• Research Institution: University of Osaka Prefecture
• Principal Investigator: 安保 正一 大阪府立大学, 工学部, 教授 (70094498)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山下 弘巳 大阪府立大学, 工学部, 助手 (40200688)
• Keywords: 光触媒 / ミクロ空間 / ゼオライト / 反応ダイナミックス / 固定化触媒 / 人工光合成 / 二酸化炭素固定化 / 量子サイズ効果

Research Abstract

ゼオライトや多孔質ガラスのミクロポーラス内のように分子の配向と配列が制御され異方性を有する特殊な環境場を利用し、イオン交換や固定化法により分子レベルで構造制御した光触媒系を構築することにより、従来の粉末バルク半導体光触媒とは異なった新規な光触媒特性が期待できる。このような構造制御された光触媒を用いた光触媒反応過程の制御は固体光触媒の高効率化と実用化を考える上で極めて重要な研究課題である。一方、クリーンで無尽蔵の太陽光エネルギーと光触媒作用を利用した新しい環境調和型の触媒化学プロセスによるCO_2の還元固定の実現が切望されている。本研究においては、配向と配列および空間体積がよく制御されたゼオライトや多孔性ガラスなどのミクロポーラス内にサイズと構造の制御された酸化チタン触媒系を構築し、これを光触媒として常温でのCO_2のH_2Oによる還元固定によるメタンやメタノールの生成を目指し、これら光触媒反応の反応の高効率化の試みた。具体的には以下の課題について検討した。
ZSM-5やY-ゼオライトおよび多孔質ガラスなどのミクロポーラス内にイオン交換法および固定化法により高活性な酸化チタン触媒を調製し、in-situでのESR、ホトルミネッセンス、XAFS、FT-IR測定を行い、触媒の配位構造を明らかにした。また、固定化酸化チタン触媒を光触媒として、CO_2とH_2Oからメタンやメタノールの合成(人工光合成)を検討し、特殊反応場における人工光合成反応系の高効率化への指針を得た。

Research Products

• [Publications] Masakazu.ANPO: "Preparation and Characterization of the Cu^+/ZSM-5 Catalyst and Its Reacion with NO under UV Irradiation at 275K." J.Phys.Chem.98. 5744-5750 (1994)
• [Publications] Nobuaki NEGISHI: "Photophysical Properties and Photochemical Stability of Rhodamine B Encap-sulated in SiO_2 and Si-Ti Binary Oxide Matrices by the Sol-Gel Method." Langmuir. 10. 1772-1776 (1994)
• [Publications] Nobuaki NEGISHI: "The Characteristics of the Fluorescence Spestra of Rhodamine B Molecules Doped in Si-Ti Binary Oxide System by the Sol-Gel Method." Chem.Lett.1029-1032 (1994)
• [Publications] Hiromi YAMASHITA: "Reduction of CO_2 with H_2O on TiO_2(100)and TiO_2(110)Single Crystals under UV-irradiation." Chem.Lett.855-858 (1994)
• [Publications] Hiroyasu NISHIGUCHI: "Enhancement of the Phosphorescence Yields of Xanthone Included in Alkali-Metal-Cation-Exchanged" J.Photochem.Photobiol.A:Chem.77. 183-188 (1994)
• [Publications] Sang-Chul MOON: "Selective Dimerization and Hydrogenation of Ethylene on Active Zirconium Oxides with Coordinatively Unsaturated Surface Sites." Chem.Lett.2241-2244 (1994)
• [Publications] Tuneo FUJII: "Photophysical Processes of Pyrene Adsorbed onto Porous Glasses:Importance of Evacuation Temperature." J.Photochem.Photobiol.A:Chem.84. 283-290 (1994)
• [Publications] Hiromi YAMASHITA: "Photocatalytic Reduction of CO_2 with H_2O on TiO_2 and Cu/TiOa_2 Catalysts." Res.Chem.Intermed.20. 815-823 (1994)
• [Publications] Nobuaki NEGISHI: "Characteristics of the Photoluminescence Properties of Pyrene Adsorbed on and Doped into Silica-Based Materials." Hetero.Chem.Rev.1. 231-241 (1994)
• [Publications] 松岡 雅也: "銅/ゼオライト触媒とNOおよびCOとの相互作用" 触媒. 36. 76-79 (1994)
• [Publications] 山下 弘巳: "高分散チタン酸化物を光触媒とするCO_2のH_2Oによる還元" 触媒. 36. 440-443 (1994)
• [Publications] 松岡 雅也: "銅/ゼオライト触媒上でのNOの吸着と光触媒分解反応" 科学と工業. 68. 184-191 (1994)
• [Publications] 松岡 雅也: "NOxを常温で直接分解する光触媒" 工業材料. 42. 102-106 (1994)
• [Publications] 松岡 雅也: "銅イオン触媒の光触媒作用(分担執筆)「光が関わる触媒化学」" 学会出版センター、日本化学会編, 186 (1994)
• [Publications] Sang-Chul MOON: "Dynamics of the Adsorption and Hydrogenation of CO on Active ZrO_2 Catalyst.-In Situ Photoluminescence,FT-IR,and ESR Investigations- 「Acid-Base Catalysis」II" Kodansha(分担執筆), 557 (1994)
• [Publications] 安保 正一: "表面の光化学反応 「表面の化学」" (分担執筆)丸善、日本化学会編, 249 (1994)