剥離した二次元化合物をベースとする新規光機能材料の設計

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08554028
• Research Institution: TOKYO INSTITUTE OF TECHNOLOGY
• Principal Investigator: 堂免 一成 東京工業大学, 資源化学研究所, 教授 (10155624)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 原 亨和 東京工業大学, 資源化学研究所, 助手 (70272713) ; 野村 淳子 東京工業大学, 資源化学研究所, 助手 (60234936) ; 田中 彰 (株)ニコン, 技術開発部・光機能材料研究室, 課長(研究職)
• Keywords: 光機能材料 / 二次元化合物 / 剥離 / イオン交換 / インターカレーション

Research Abstract

最近光触媒は環境浄化の面からも多くの注目を集めている。しかしながらこれらの光触媒の大きな問題点は太陽光の大部分を占める可視光領域の光を有効に利用できない、あるいは可視光領域の光を利用できる硫化カドミウムCdSの様な材料は環境有害物質であるという点である。申請者らは種々のイオン交換能を有する遷移金属酸化物が有望な触媒材料であるばかりか可視光領域でも十分に機能する物質群であることを見出した。しかしこのような材料の多くは層電荷密度が高いため層間が開きにくいことが多くなかなか層空間を有効に利用できなかった。ところがこのような遷移金属酸化物にある種の有機カチオン、例えばトリブチルアンモニウムイオン(TBA+)、をインターカレートすると層が一枚一枚剥離する事を見出した。つまり二次元のマクロポリアニオンのシート(厚さは数オングストロームで広さはミクロンオーダーである)が溶液中に懸濁することが解った。さらに剥離したシートに適当なイオンや金属錯体あるいはナノメA[トルオーダーの超微粒子を加えることによりこれらの物質を層間に取り込んだ新材料を合成することに成功した。合成した新材料は原材料よりも高い光触媒能を示すだけでなく従来持たなかった物性を持つことが明らかとなった。従ってこのようにして創製した材料はこれまで不可能であったような機能を持つことが解った。

Research Products

• [Publications] T. Takata: "Photocatalytic decomposition of water on spontaneously hydrated layered perovskite" Chem. Mater. 9. 1063-1064 (1997)
• [Publications] S. Ikeda: "Effect of the particle size for photocatalytic decomposition of water on Ni-loaded K_4Nb_6O_<17>" Microporous Mater.9. 253-258 (1997)
• [Publications] T. Takata: "A highly active Photocatalyst for overall water splitting with a hydrated layered perovskits atructure" J. Photochem. Photobiol., A : Chemistry. 106. 45-49 (1997)
• [Publications] R. Abe: "Preparation of porous niobium oxides by soft-chemical process and their photocatalytic activity" Chem. Mater. 9・10. 2179-2194 (1997)
• [Publications] S. Ikeda: "Preparation of K_2La_2 Ti_3O_<10> by polymerized complex method and photocatalytic decomposition of water" Chem. Mater. 10・1. 72-77 (1997)
• [Publications] R. Abe: "Preparation of thin films of a layer titanate by the exfoliation of Cs_xTi(_<2-X/4>)O_4" Chem. Mater. 10・1. 329-333 (1998)