ミクロポア内に構築した光触媒による常温でのNO_x分解とCO_2の還元固定

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07242264
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 山下 弘巳 大阪府立大学, 工学部, 助教授 (40200688)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 安保 正一 大阪府立大学, 工学部, 教授 (70094498)
• 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 / 二酸化炭素同定化 / 量子サイズ効果

Research Abstract

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ア内にサイズと構造の制御された銅イオンや銀イオン触媒および酸化チタン触媒系を構築し、これらを光触媒として常温でのNO_xのN_2とO_2への直接分解および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実現し、ミクロポア内に構築した光触媒による反応の高効率化の指針を得た。また、ミクロポアという特殊反応場における光触媒活性と触媒構造の関係および光触媒反応機構を解明した。
具体的には、ZSM-5やY-ゼオライトおよび多孔性ガラスなどのミクロポア内にイオン交換法により銅イオン触媒や銀イオン触媒を調製し、これらのin-situでのESR、ホトルミネッセンス、XAFS、UV、FT-IR測定を行い、触媒の配位構造を明らかにした。また、これら構造のwell-definedされた触媒を光触媒とする常温でのNOのN_2とO_2への直接分解反応を行い、特殊反応場における光触媒活性と触媒構造の関係を解明した。
また、ピコ秒ナノ秒オーダーの超高速反応レスポンス測定を行い光励起活性種の反応ダイナッミクスを観測することで、特殊反応場における光触媒反応構造を解明した。さらに、in-situでのESR、FT-IR測定を行い反応中間体の同定と反応機構の解明を行った。また、分子軌道計算により分光的手法だけでは推測できない反応機構の解明を試みた。

Research Products

• [Publications] 山下弘巳: "ミクロ空間を反応場とする光触媒の構築" 化学と工業. 48. 167-170 (1995)
• [Publications] Masakazu Anpo: "ESR,XPS,UV-VIS and FT-IR Investigation on the Interaction of NO and O_2 with Dispersed C_<60> Supported on Silica,Titanium and Alkali Cation-exchanged Y-zeolites" Res.Chem.Intermedi.21. 631-639 (1995)
• [Publications] Masakazu Anpo: "The Photocatalytic Reduction of CO_2 with H_2O on Titanium Oxide Catalysts" Sekiyu Gakkaishi. 38. 300-310 (1995)
• [Publications] Masakazu Anpo: "Photocatalytic reduction of CO_2 with H_2O on Various Titanium Oxide Catalysts" J.Electroanal.Chem.396. 21-26 (1995)
• [Publications] Hiromi Yamashita: "Photocatalytic Synthesis of CH_4 and CH_3OH From CO_2 and H_2O on Highly Dispersed Active Titanium Oxide Catalysts" Energy.Conv.Manag.36. 617-620 (1995)
• [Publications] Sang-Chul Moon: "The Photocatalytic Isomerization of 2-Butenes on ZrO_2 Catalyst with Low Coordinated Surface Sites" Chem.Lett.447-448 (1995)
• [Publications] Masaya Matsuoka: "The Photocatalytic Decomposition of Nitric Oxide on the Silver(I)Ion-exchanged ZSM-5 Catalyst" Chem.Lett.375-376 (1995)
• [Publications] Hiroyasu Nishiguchi: "Photophysical and Photochemical Processes in Zeolite Cavities:The effect of Ion-exchanged Alkali Metal Cations on the Excited States of Xanthone and the Photolysis of 2-Pentanone," Res.Chem.Intermedi.21. 885-898 (1995)
• [Publications] Hiroyasu Nishiguchi: "The effect of Ion-exchanged Alkali Metal Cations on the Excited States of Xanthone and the Photolysis of 2-Pentanone Included within the Zeolite Cavities" J.Photochem.Photobiol,A:Chem.92. 85-90 (1995)
• [Publications] M.C.Martinez: "Metal-Support Interaction in Pt/C Catalysts.Influence of the Support Surface Chemistry and the Metal Precursor" Carbon. 33. 3-15 (1995)
• [Publications] S.Tanaka: "CO_2 Gasification of Iron-Loaded Carbons:Activation of the Iron Catalyst with CO" Energy&Fuels. 9. 45-52 (1995)
• [Publications] 文相吉: "酸化ジルコニウム上での触媒反応および光触媒反応における配位不飽和サイトの役割" 触媒. 37. 132-135 (1995)
• [Publications] Tsuneo Fujii: "Influence of Pore Size on the Intensity of the Monomer and Excimer-like Fluorescence of Pyrene Adsorbed onto Porous Glasses" J.Photochem.Photobiol,A:Chem.86. 219-225 (1995)
• [Publications] 山下弘巳: "超微粒子半導体の光触媒・光表面反応" 表面科学. 16. 194-200 (1995)
• [Publications] 松岡雅也: "ゼオライト細孔内での光触媒反応(I)金属イオンを光触媒とするNO_x分解反応" 表面. 33. 773-781 (1995)
• [Publications] 山下弘巳: "ゼオライト細孔内での光化学反応と光触媒反応" 触媒. 37. 581-582 (1995)
• [Publications] 山下弘巳: "ゼオライトの細孔を利用した光化学反応と光触媒反応の制御" 表面科学. 17(印刷中). (1996)
• [Publications] Hiromi Yamashita: "In Situ XAFS,Photoluminescence,and IR Investigtions of Copper Ions Included within Various Kinds of Zeolites" J.Phys.Chem.100. 397-402 (1996)
• [Publications] Hiromi Yamashita: "Science&Technology in Catalysis28HD01:1995" Kodansha, 467
• [Publications] Masakazu Anpo: "Surface Photochemistry" John Wiley&Sons Ltd, 174 (1995)