2015 Fiscal Year Research-status Report
固体塩基・酸を利用した高活性可視光応答型光触媒の開発
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15K05591
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
加古 哲也 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 環境再生材料ユニット, 主任研究員 (00399411)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 環境浄化 / 可視光 / 光触媒 / 固体塩基 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成26年度までに水酸化ナトリウム水溶液を酸化タングステンに表面処理することで、可視光照射下の光触媒活性が酸化タングステン単独に比べて大いに向上することを報告してきた。そこで、平成27年度は他の各種アルカリ材料で酸化タングステン表面を表面処理することにした。その結果、水酸化カリウム、水酸化ストロンチウム、炭酸ナトリウム処理によりそれぞれ可視光照射下の光触媒活性が向上することが分かった。なお、光触媒活性はIPA（イソプロピルアルコール）の気相分解反応を用いて評価した。一方、同じNa成分でも塩化ナトリウムを担持しても、活性の向上は非常に限定的であった。このことから、アルカリ処理はそのアルカリ種に関係なく、酸化タングステン光触媒の光触媒活性を向上させることに有効な方法であることが確認できた。
上述したアルカリ成分は水などの水溶液に可溶であるため、光触媒を素材や基板などにコートする際に用いる光触媒コーティング液からアルカリ成分のみが離脱し、十分な光触媒活性が得られないことが生じる可能性がある。そこで、比較的水や水溶液に溶けづらい難溶の固体塩基成分を探索し、それを酸化タングステンに表面処理あるいは酸化タングステンと複合化することにした。様々なキャラクタリゼーション、材料探索を行った結果、ビスマス酸ナトリウムを酸化タングステンと複合化した材料が優れた可視光光触媒特性を有することを発見した。その成果は、国際誌APL Materials (Kako et al., APL Mater., 3 (2015) Art No. 104411)に論文として掲載された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成27年度の材料探索などにより、水酸化ナトリウム処理酸化タングステンと同等以上の活性を有するビスマス酸ナトリウム・酸化タングステン複合体を発見するに至った。
この材料は水酸化ナトリウムと比べて、水・水溶液に溶けづらく、素材や基板などへのコーティングの際に溶解して離脱することがなくなり、より高い安定性が得られる。このことは当初の目的の安定性の向上という当初の目的の１つをクリアーしていることになると考えられる。それゆえ、研究は概ね順調に推移していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度で得られたアルカリの種類および担持量と酸化タングステンの可視光応答型光触媒材料の活性の最適化の関係を利用かつ参考にしながら、酸化ビスマスなどの他の可視光応答型光触媒にその最適化を適用していく。そして、それらの材料をより高活性化させることで高活性な光触媒材料の探索・開発を行う。
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