Development of water purification materials that work around ordinary temperature and pressure without using noble metals or external fields

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K14382
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 中島 章 東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (00302795)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: TiO2 / ルチル / マンガン / タングステン / モリブデン / 銅

Outline of Annual Research Achievements

MnOx修飾ルチルについて、暗所での有機物に対する分解活性の結晶面方位依存性を単結晶と粉末試料を用いて比較した。ルチル単結晶の(110)、(001)面に対しCCC法を用いてMnOxを担持したところ、単結晶の(110)面ではMn(III)とMn(IV)が存在するのに対し、(001)面ではMn(II)とMn(III)のみであった。この傾向はエネルギー計算の結果とも一致した。一方(110)面を側面、(001)面を底面とするルチルナノロッド粉末を合成し、同様にMnOx担持を行ったところ、暗所での水中の2-ナフトール分解では、比表面積と担持量が低いにも拘らず、市販のルチル粉末にMnOxを担持したものと同等の活性を示した。分解活性へのMnOxの寄与を見積もったところ、ナノロッド試料では市販のルチル粉末に比べ2倍以上に増大することが分かった。MnOxのMvK機構の発現は、基材との界面設計が重要であることが示された。
ルチル型TiO2表面にCCCプロセスを用いてMnOx, SnOx, (Mn,Sn)Oxをそれぞれ修飾した。SnOx, (Mn,Sn)Oxで修飾した試料は、その上からさらにMnOxを修飾した試料も作製した。これらの試料を用いて、水中での2-ナフトールの分解活性について調査した。得られた試料のMnにはいずれもMn4+が含まれていた。(Mn,Sn)Oxを修飾後にMnOxを修飾した試料は、Mn4+の割合が最も多く、また最も高い分解活性を示した。活性の序列からMn4+の割合や、MnOxと下地の相互作用の影響が示唆された。
タングステンモリブデン固溶体酸化物((Mo,W)O3)とそれらの銅との化合物 Cu(Mo, W)O4は暗所でも可視光下でも抗菌活性を示した。

Research Products

• [Journal Article] Decomposition of 2-naphthol in water by TiO₂ modified with SnO<i>_x</i> or (Mn, Sn)O<i>_x</i> and MnO<i>_x</i> (2018)
  • Author(s): TANAKA Daichi、ISOBE Toshihiro、MATSUSHITA Sachiko、NAKAJIMA Akira
  • Journal Title: J. Ceram. Soc. Jpn. Volume: 126 Pages: 122～127
  • DOI: https://doi.org/10.2109/jcersj2.17209
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Anti-bacterial and photocatalytic activities of (Mo0.5, W0.5)O3 with Cu(Mo0.5, W0.5)O4 prepared by impregnation method and mechanochemical processing (2018)
  • Author(s): M. Mizutani, K. Sunada, T. Isobe, S. Matsushita, A. Nakajima
  • Journal Title: J. Jpn. Soc. Colour Mater. Volume: 91 Pages: 89~93
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Decomposition of 2-naphthol in water by brookite-type TiO2 modified with MnOx and CeOy under dark condition (2018)
  • Author(s): Y. Qi, M. Shiohara, D. Tanaka, T. Isobe, S. Matsushita, A. Nakajima
  • Journal Title: J. Jpn. Soc. Colour Mater. Volume: 91 Pages: 98~102
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Cu(Mo, W)O4担持Mo-W系固溶体酸化物の作製ととその光触媒活性 (2018)
  • Author(s): 水谷麻衣、磯部敏宏、松下祥子、中島章、砂田香矢乃
  • Organizer: 日本セラミックス協会2018年年会2K04 (2018)、3月14日、東北大学
• [Presentation] MnOx-CeOy修飾ルチルを用いたC水中でのナフトール分解 (2018)
  • Author(s): 塩原美守、磯部敏宏、松下祥子、中島章
  • Organizer: 日本セラミックス協会2018年年会2K08 (2018)、3月14日、東北大学
• [Presentation] M. Mizutani, T. Isobe,Processing and Photocatalytic Activity of (Mo, W)O3 based Materials (2017)
  • Author(s): M. Mizutani, T. Isobe, S. Matsushita, A. Nakajima
  • Organizer: 90th JSCM Anniversary Conference, October 17-18, 2017, Gakushi-Kaikan, Tokyo, JAPAN.
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] D. Tanaka, T. Isobe, Decomposition of 2-naphthol in Water by TiO2 Modified with Various Transition Metal Oxide (2017)
  • Author(s): D. Tanaka, T. Isobe, S. Matsushita, A. Nakajima
  • Organizer: D. Tanaka, T. Isobe, S.90th JSCM Anniversary Conference, October 17-18, 2017, Gakushi-Kaikan, Tokyo, JAPAN.
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 各種金属酸化物で表面修飾した酸化チタンによる水中でのナフトール分解 (2017)
  • Author(s): 田中大智、磯部敏宏、松下祥子、中島章
  • Organizer: 日本セラミックス協会第30回秋季シンポジウム, 1Q18 (2017)、9月19日、神戸大学
• [Presentation] Decomposition of 2-naphthool in water by TiO2 modified with MnOx and CeOy (2017)
  • Author(s): A. Nakajima, S. Shiohara, D. Tanaka, Y. Qi, T. Isobe, S. Matsushita
  • Organizer: The 12th Pacific Rim Conference on Ceramic and Glass Technology, May 21-26 (presented on 22nd), 2017, Hilton Waikoloa Village, Waikoloa, Hawaii, USA.
  • Int'l Joint Research / Invited