2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of visible-light sensitive photocatalyst with high activity using solid base and acid
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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, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 主任研究員 (00399411)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 可視光 / 環境浄化 / ユビキタス材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は可視光吸収特性を持つ酸化物に固体塩基、固体酸を助触媒として担持することで光照射に対して熱力学的に安定させて、安定で高活性な可視光応答型光触媒材料の作製を目的としています。特に室内照明に多く含まれている可視光に対して優れた光触媒特性を示す光触媒材料複合体の開発を試みようとしています。
我々は本年度Feドープモルデナイトを助触媒として酸化タングステンに担持することで、未担持のものよりも数百倍活性が向上することを見出しました。一方、ゼオライト成分の1つである酸化アルミナを担持したり、ドープした金属成分の酸化物、酸化鉄やオキシ水酸化鉄(FeOOH)を担持したりしても活性上昇は数倍程度と限られていました。このようにFeドープモルデナイトを助触媒とすることで活性が上昇するのは、Naといったアルカリ固体塩基成分とSiO2-Al2O3（シリカ―アルミナ）による固体酸成分を共に所持しているためで、光触媒反応で生成した電子から生じる過酸化水素を効率よく除去し、それらがラジカルとなって、有害な有機物質を分解できるためではないかと考えています。
昨年度までの脂肪族化合物であるアルコールの分解除去に加えて、本年度はより化合物として安定な難分解性のベンゼンのような芳香族化合物についても効率よく二酸化炭素にまで分解できることが分かってきました。さらには、Feドープモルデナイトより汎用性があり地球に豊富にあるより安価な材料という観点から新しい助触媒を探索したところ、園芸や住宅の壁などに利用される赤土や赤玉土を利用しても、Feイオンドープゼオライトには活性がやや劣るが、担持しない場合に比べて数百倍優れた活性を示すことが分かってきました。以上のことから、本研究では優れた助触媒を見出し、可視光でより高活性に機能する光触媒材料複合体を開発できたのではないかと思われます。
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