メカノケミカル法を利用したZnOを基盤とした可視光応答型抗菌触媒の製造

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21360448
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 張 其武 Tohoku University, 多元物質科学研究所, 助教 (30292270)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 齋藤 文良 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (10007198) ; 加納 純也 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (40271978)
• Keywords: メカノケミカル / 光触媒 / 酸化亜鉛 / ドーピング

Research Abstract

本研究の目的は、酸化亜鉛に窒素、硫黄ならびに炭素を粉砕法を利用したメカノケミカル・ドーピング法を確立し、可視光応答抗菌機能の向上を目指すことにある。
初年度目では、窒素(N)と炭素(C)の酸化亜鉛(ZnO)へのドーピングを行った。
ZnOへのN-ドーピングは、N含有化合物(尿素、炭酸アモンニウム、メラミン、シアヌル酸)をZnOと混合粉砕し、その産物を200～400℃の間で加熱して調整した。
ZnOへのC-ドーピングは、エタノールとポリビニルアルコールをZnOと共に粉砕して調整した。これら元素のドーピング量制御については、ZnOに対して添加物がよく分散している試料ほどドーピングが進行し易いことが明確になった。
また、加熱温度が200℃～400℃の温度範囲ではドーピングが進行し易いことも分かった。一方、加熱なしあるいは加熱温度が200℃以下では、添加物成分はZnO光触媒粒子表面に残留し、触媒性能に悪影響を及ぼす。また、400℃以上の加熱は、ドーパントとしてのNやC化合物が熱分解し、ZnOへのドーピングが達成し難いことが判明し、結果として調製した光触媒試料の性能が低下することも判明した。ZnOへのC-ドーピングは、加熱温度の影響を受けやすく、200℃でC-OとC-Zn結合が見られるが、400℃加熱では、C-Zn結合が弱くなる傾向にある。
これら3種類の触媒単独またはこれとTiO_2との混合物に対して可視光照射下でNOの分解試験を行った。元素ドーピングZnOとTiO_2系混合粉砕試料は高い光触媒性能を示し、標準光触媒TiO_2試料(P25=TiO_2)と同等の結果になった。