イオン工学的技法を利用する酸化チタン光触媒-活性炭素繊維の創製と環境浄化への応用

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11124236
• 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): 松岡 雅也 大阪府立大学, 工学部, 助手 (80305648) ; 安保 正一 大阪府立大学, 工学部, 教授 (70094498)
• Keywords: 光触媒 / 酸化チタン光触媒 / イオン工学 / 環境触媒 / イオンビーム / イオン注入 / 太陽光利用 / 活性炭

Research Abstract

近年、光触媒反応の環境浄化への応用研究が盛んである。実環境中に存在する有害汚染物質は極めて希薄であることが多く、効率よく光触媒反応を行うためには、活性炭のような対象物質を吸着し濃縮する機能と光触媒作用を組み合わせることが望ましい。本研究では、比較的低温で酸素雰囲気下での蒸着が可能なクラスターイオンビーム(ICB)法を駆使して、酸化チタン光触媒を活性炭素繊維の表面上に構築することを試みた。さらに、調製した酸化チタン光触媒/活性炭素繊維系を用いて、水中や空気中に希薄に存在するの有機化合物や有機ハロゲン化物の酸化分解反応について光触媒活性の評価を行った。
ICB法を利用することで、活性炭素繊維の機能性を損なうことなく酸化チタンの構築が可能である。この酸化チタン種は高い結晶性を有し、クラスターが島状に集合した状態で活性炭のミクロ構造を損なうことなく表面に担持される。水中に希薄に存在するアルコールの液相光触媒酸化分解反応などの結果から、反応物質がまず吸着剤の活性炭に吸着され、続いて表面拡散により酸化チタン上に移動することで効率良く光触媒分解されることが示され、活性炭の吸着濃縮作用が光触媒反応活性に好影響を及ぼすことを見出した。活性炭の吸着能を損なわないイオンビーム法を駆使する新しい光触媒-活性炭系の創製により、ダイオキシンや環境ホルモンなどの3次元空間に希薄に存在する汚染物質を対象とした環境浄化において、実用に適した高活性な光触媒系の設計が可能であることが明らかになった。

Research Products

• [Publications] Hiromi YAMASHITA: "Characterization of Metal Ion-implanted Titanium Oxide Photocatalysts Operating under Visible Light Irradiation"J. Synchrotron Rad.. 6. 451-452 (1999)
• [Publications] Hiromi YAMASHITA: "Characterization and Photocatalytic Reactivities of Cr-HMS Mesoporous Molecular Sieves"J. Synchrotron Rad.. 6. 453-454 (1999)
• [Publications] Hiromi YAMASHITA: "Photoluminescence Properties and Photocatalytic Reactivities of the Cr-and V-HMS Mesoporous Zeolite Catalysts"Proc. 12th Intern. Zeolite Conf.. 667-672 (1999)
• [Publications] Masakazu ANPO: "Desing and Development of Unique Titanium Oxide Photocatalysts Capable of Operating under Visible Light Irradiation by an Advanced Metal Ion-implantation Method"Stud. Surf. Sci. Catal.. 121. 104-105 (1999)
• [Publications] Masakazu ANPO: "Characterization of the Local Structure of the Vanadium Silicalite(VS-2) Catalyst and Its Photocatalytic Reactivity for the Decomposition of NO into N2 and O2"J. Phys. Chem.. 103. 9295-9301 (1999)
• [Publications] Akihiro FURUBE: "Charge Carrier Dynamics of Standard TiO2 Catalysts Revealed by Femtosecond Diffuse Reflectance Spectroscopy"J. Phys. Chem.. 103. 3120-3127 (1999)
• [Publications] Keita IKEUE: "Photocatalytic Reduction of CO2 with H2O on Titanium Oxide Prepared within the FSM-16" Mesoporous Zeolites"Chem. Lett.. 1135-1136 (1999)
• [Publications] Masaru HARADA: "Preparation of Titanium Oxide Photocatalysts Loaded on Activated Carbon and their Photocatalytic Reactivity for the Degradationof 2-Propanol"Res. Chem. Intermed.. 25. 757-768 (1999)
• [Publications] Masaru HARADA: "Preparation of Titanium Oxide Photocatalysts Loaded on Activated Carbon by an Ionized Cluster Beam Method and their Photocatalytic Reactivities"Z. Phys. Chem.. 213. 59-65 (1999)
• [Publications] D. R. PARK: "Photocatalytic Oxidation of Ethylene to CO2 and H2O on Ultrafine Powdered TiO2 Photocatalysts in the Presence of O2 nad H2O"J. Catal.. 185. 114-119 (1999)
• [Publications] N. U. ZHANPEISOV: "Interaction of NO Molecules with Highly Dispersed Titanium Oxides Incorporated into Silicalit Zeolite Cavities"Proc. 12th Intern. Zeolite Conf.. 473-480 (1999)
• [Publications] Shinya HIGASHIMOTO: "Investigation of the Local Structure of Vanadium Silicalite Catalyst(VS-1) Using XAFS, FT-IR and Photoluminescence Spectroscopic Methods"Jpn. J. Appl. Phys.. 38. 47-50 (1999)
• [Publications] J. L. ZHANG: "Fluorescence Properties of 2, 5-Bis(4-(diethylamino)phenyl)-1, 3, 4-oxadiazole Molecules Encapsulated in SiO2 and Si-Ti Binary Oxide Matrices by the Sol-Gel Method"Langmuir. 15. 77-82 (1999)
• [Publications] 安保 正一: "イオン注入による酸化チタン光触媒の可視光化"表面科学. 20. 60-65 (1999)
• [Publications] 山下 弘巳: "酸化チタン光触媒の調整と環境浄化・太陽光利用への応用"ケミカルエンジニアリング. 18. 930-939 (1999)