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2015 Fiscal Year Research-status Report

階層的ナノ空間を持つ無機多孔体の触媒機能化と環境浄化反応への応用

Research Project

Project/Area Number 26420786
Research InstitutionOsaka Prefecture University

Principal Investigator

亀川 孝  大阪府立大学, 21世紀科学研究機構, 講師 (50525136)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywords三次元階層構造 / ナノ空間材料 / 無機多孔性材料 / マクロ細孔 / メソ細孔 / 環境浄化 / 金属触媒 / 光触媒
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、三次元階層的なナノ空間構造と形態を精密設計した無機多孔性材料の機能を巧みに活かした触媒・光触媒材料の創出と環境浄化反応への応用に取り組んでいる。昨年度より進めている金属ナノ粒子の高分散担持触媒の液相反応系における機能・特性の評価に加え、本年度は、空気浄化を目的とした気相反応系への応用も検討した。さらに、二酸化チタンなどの光触媒材料との複合化に用いる高機能な担体材料としての利用も推進した。具体的には以下の項目を中心に研究を行った。(1) 無機酸化物中に単に何もない領域にあたるマクロおよびメソスケールの規則的な細孔構造を導入すると、ニッケル、パラジウム、白金などを小さな粒子径と狭い粒径分布にて分散担持できた。水素化反応などにおいて触媒活性が向上し、特にサイズの大きな分子の関与する反応系で優れた触媒性能を示すことを明らかにした。(2) アセトアルデヒドなどの有機物の燃焼反応における触媒特性を検討した。ナノ空間構造を制御することで反応物の吸着性や拡散性が大きく変化し、気相反応においても調製した金属担持触媒が比較的高い触媒活性を示すことを確認した。(3) 水中に存在する希薄な有害成分の吸着濃縮と分解除去を目的として、二酸化チタン光触媒との複合化を検討した。ナノ空間構造、特にマクロスケールで細孔構造を制御すると、色素分子やビスフェノールAなどの各種汚染物質の吸着・濃縮性能が大きく向上することを見いだした。また、それに伴い、希薄な有機物の光触媒分解活性も大きく向上した。来年度も引き続き、反応の舞台となる三次元階層的なナノ空間の構造と機能に立脚した触媒・光触媒材料の開発に努める。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本申請課題を検討する中で、無機多孔性材料中に構築したマクロおよびメソスケールの規則的なナノ空間構造の、触媒・光触媒反応におけるユニークな機能・特性・役割が明らかになりつつある。金属担持系では空気浄化を目的とした気相反応系への応用を検討した。また、二酸化チタンなどの光触媒材料との複合化も推進し、高性能な触媒・光触媒材料の設計のための指針を得ることができた。当初の目標に向けて概ね順調に、研究が進展していると言える。

Strategy for Future Research Activity

これまでの研究より得られた知見をもとに、三次元階層的なナノ空間構造を有する無機多孔性材料を用いる触媒・光触媒材料の開発に継続して取り組む。特に、マイクロ・メソに続くナノ空間としての規定された階層的なマクロ細孔空間の機能の明確化に努める。水処理や空気浄化などの環境保全をターゲットとする反応系への応用を進め、機能・特性を検討する。

  • Research Products

    (21 results)

All 2016 2015

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Acknowledgement Compliant: 5 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 2 results) Book (3 results)

  • [Journal Article] Spherical TiO2/Mesoporous SiO2 Core/Shell Type Photocatalyst for Water Purification2016

    • Author(s)
      Takashi Kamegawa, Yasushi Ishiguro, Yasuhiro Magatani, Hiromi Yamashita
    • Journal Title

      Journal of Nanoscience and Nanotechnology

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Design of Visible Light Sensitive Heterogeneous Photocatalyst by Utilization of Sulfocalixarene as a Linker of Zinc Porphyrin and Pt-TiO22016

    • Author(s)
      Takashi Kamegawa, Hiroki Imai, Hiromi Yamashita
    • Journal Title

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • DOI

      10.1246/bcsj.20160080

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Complete hydrogen release from aqueous ammonia-borane over a platinum-loaded titanium dioxide photocatalyst2015

    • Author(s)
      Takashi Kamegawa, Takayuki Nakaue
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 51 Pages: 16802-16805

    • DOI

      10.1039/c5cc06639e

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Synthesis of highly visible light active TiO2-2-naphthol surface complex and its application in photocatalytic chromium(VI) reduction2015

    • Author(s)
      Peramaiah Karthik, Ramalingam Vinoth, Sundaram Ganesh Babu, Meicheng Wen, Takashi Kamegawa, Hiromi Yamashita, Bernaurdshaw Neppolian
    • Journal Title

      RSC Advances

      Volume: 5 Pages: 39752-39759

    • DOI

      10.1039/c5ra03831f

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Hydroxylation of Phenol on Iron-Containing Mesoporous Silica with Hierarchical Macroporous Architecture2015

    • Author(s)
      Takashi Kamegawa, Takahiro Ando, Yasushi Ishiguro, Hiromi Yamashita
    • Journal Title

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      Volume: 88 Pages: 572-574

    • DOI

      10.1246/bcsj.20140408

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Unique Surface Properties of Nanocomposite Thin Film Photocatalysts of TiO2 and Poly(tetrafluoroethylene)2015

    • Author(s)
      Takashi Kamegawa, Koichi Irikawa, Hiromi Yamashita
    • Journal Title

      Chemistry Letters

      Volume: 44 Pages: 509-511

    • DOI

      10.1246/cl.141208

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 階層的ナノ空間を有するポーラスシリカとTiO2の複合光触媒材料の設計2016

    • Author(s)
      石黒靖士、亀川 孝、山下弘巳
    • Organizer
      関西分析研究会 平成27年度第2回例会
    • Place of Presentation
      大阪府立大学(大阪府)
    • Year and Date
      2016-01-15
  • [Presentation] Synthesis of nickel-loaded catalysts from various nickel precursors and investigations on their catalytic activities2015

    • Author(s)
      Takayuki Nakaue, Takashi Kamegawa
    • Organizer
      The 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem 2015)
    • Place of Presentation
      ハワイコンベンションセンター(Hawaii, USA)
    • Year and Date
      2015-12-18
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Photocatalytic performance of nanostructured porous silica and TiO2 composites in environmental purification2015

    • Author(s)
      Yasushi Ishiguro, Takashi Kamegawa, Hiromi Yamashita
    • Organizer
      The 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem 2015)
    • Place of Presentation
      ハワイコンベンションセンター(Hawaii, USA)
    • Year and Date
      2015-12-14
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 階層的なナノ空間を有する多孔性シリカとTiO2を複合化した光触媒材料の開発と応用2015

    • Author(s)
      石黒靖士、亀川 孝、山下弘巳
    • Organizer
      日本エネルギー学会関西支部第60回研究発表会、石油学会関西支部第24回研究発表会
    • Place of Presentation
      大阪大学中之島センター(大阪府)
    • Year and Date
      2015-12-04
  • [Presentation] 白金担持二酸化チタン光触媒を用いるアンモニアボラン水溶液からの水素放出2015

    • Author(s)
      亀川 孝、中植 貴之
    • Organizer
      第34回 固体・表面光化学討論会
    • Place of Presentation
      宇都宮大学(栃木県)
    • Year and Date
      2015-12-04
  • [Presentation] Photocatalytic Properties of TiO2-Loaded Porous Silica with Hierarchical Macroporous and Mesoporous Architectures2015

    • Author(s)
      Takashi Kamegawa
    • Organizer
      The 20th International Conference on Semiconductor Photocatalysis & Solar Energy Conversion (SPASEC-20)
    • Place of Presentation
      Crowne Plaza Hotel (San Diego, USA)
    • Year and Date
      2015-11-19
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Application of Porous Siliceous Materials as a Platform for Design of Catalysts and Photocatalysts2015

    • Author(s)
      Takashi Kamegawa
    • Organizer
      International Symposium on Photocatalysis and The 2nd FZU-OPU Joint International Symposium on Photo-functional Materials and Nano-Science & Technology
    • Place of Presentation
      Fuzhou University (Fuzhou, China)
    • Year and Date
      2015-11-06
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Pt担持TiO2光触媒を用いるアンモニアボラン水溶液からの完全水素放出2015

    • Author(s)
      中植貴之、亀川孝
    • Organizer
      第8回触媒表面化学研究発表会
    • Place of Presentation
      関西大学(大阪府)
    • Year and Date
      2015-10-30
  • [Presentation] ナノ構造制御したポーラスシリカとTiO2を用いる光触媒材料の設計と環境浄化への応用2015

    • Author(s)
      石黒靖士、亀川 孝、山下弘巳
    • Organizer
      第116回触媒討論会
    • Place of Presentation
      三重大学(三重県)
    • Year and Date
      2015-09-17
  • [Presentation] Enhanced Photocatalytic Properties of TiO2-loaded Porous Silica with Hierarchical Macroporous and Mesoporous Architectures2015

    • Author(s)
      Takashi Kamegawa, Yasushi Ishiguro, Hiromi Yamashita
    • Organizer
      International Symposium on Zeolites and MicroPorous Crystals 2015(ZMPC2015)
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター(北海道)
    • Year and Date
      2015-07-01
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Application of Hierarchically Ordered Macro-mesoporous Silica as a Platform for Design of Catalysts and Photocatalysts2015

    • Author(s)
      Takashi Kamegawa
    • Organizer
      2015 International Conference on Nanospace Materials (ICNM2015)
    • Place of Presentation
      National Taiwan University (Taipei, Republic of China)
    • Year and Date
      2015-06-23
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ナノ構造制御したポーラスシリカとTiO2を用いる複合光触媒の設計と環境浄化への応用2015

    • Author(s)
      石黒靖士、亀川 孝、山下弘巳
    • Organizer
      石油学会第64回研究発表会
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀(東京都)
    • Year and Date
      2015-05-27
  • [Book] RSC Series on Smart Materials Self-Cleaning Coatings: Structure, Fabrication and Application (Chapter XX: Superhydrophilic and Superhydrophobic Thin Film Type of Photocatalysts with Self-cleaning Properties)2016

    • Author(s)
      Takashi Kamegawa, Hiromi Yamashita
    • Total Pages
      印刷中
    • Publisher
      Royal Society of Chemistry
  • [Book] Nanostructured Photocatalysts: Advanced Functional Materials (chapter 13: Photocatalytic Properties of TiO2-loaded Porous Silica with Hierarchical Macroporous and Mesoporous Architectures)2016

    • Author(s)
      Takashi Kamegawa
    • Total Pages
      544
    • Publisher
      Springer
  • [Book] 超撥水・超撥油・滑液性表面の技術(第2章第8節: 酸化チタンとポリテトラフルオロエチレンを用いた自浄作用を有する超撥水性薄膜の形成)2016

    • Author(s)
      亀川 孝、山下弘巳
    • Total Pages
      242 (97-104)
    • Publisher
      サイエンス&テクノロジー(株)

URL: 

Published: 2017-01-06  

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