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Synthesis of MOF@clay composites photocatalysts for environmental remediation

Research Project

Project/Area Number 17F17355
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field Environmental conscious materials and recycle
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

笹木 圭子  九州大学, 工学研究院, 教授 (30311525)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) PAWAR RADHESHYAM  九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2017-11-10 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2019: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2017: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
Keywords有機金属構造体 / 光触媒 / 粘土鉱物 / 中心金属 / モジュレーター / 金属有機構造体 / 環境修復材 / CO2 / Adsorption / Metal organic framework / Eutrophication / Phosphate
Outline of Annual Research Achievements

有機金属構造体(MOF)は、中心金属とリンカーの組み合わせによって、高分子のような連続構造をとり、比表面積が高く、安定なだけではなく、中心金属やリンカーの特性により、さまざまな機能を付与でき、吸着材や触媒など機能性化学物質として、近年最も注目されている。なかでもガスフィルターとしての用途が最も実用化に近いといわれ、とくにCO2吸着剤としての開発研究が盛んである。しかし、本研究では、あまり研究例のない水溶液溶媒でのMOFの活用、とくに有害水溶性物質の光分解、光触媒機能による還元、陰イオンの吸着除去を目指して、水溶液中でのMOF合成法を開発および最適化し、合成したMOFの特性化、応用までを行った。ソルボサーマル法に代わる水溶媒での合成法の開発では、超音波法、マイクロ波法を試み、モジュレーターおよびリンカーの選択、モジュレーター量、、周波数、官能基の導入など300を超える実験条件をこなし、アプリケーションにおける反応効率の向上をめざした。さらに、MOFと粘土鉱物により複合体を合成し、可視光域で水溶液中での色素物質の分解、Cr(VI)の還元に機能する光触媒効率を評価した。
本申請課題の中心であるMOF/粘土鉱物複合体による色素分子ローダミンBの光触媒分解では、MOFとしてZr6O4(OH)4(ABDC)6 (ABDC = 2-aminobenzene-1,4-dicarboxylic acid)を合成し、粘土として針状結晶のセピオライトを選び、複合材料の最適混合比を認めた。合成MOFは2.83 eV のバンドギャップをもつ可視光触媒で、光励起電子はセピオライトの導電帯に移り、スーパーオキシドラジカルを生成し、色素分子を酸化分解する機構を提唱した。このように、粘土鉱物は単なる支持体ではなく、光触媒反応の電子輸送にかかわっていることを示した。
成果は国際学術誌4編にまとめられた。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2019 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Int'l Joint Research] Kyungpook National University(韓国)

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Journal Article] Dye-sensitized Photocatalyst of Sepiolite for Organic Dye Degradation2019

    • Author(s)
      Chuaicham Chitiphon、Pawar Radheshyam、Sasaki Keiko
    • Journal Title

      Catalysts

      Volume: 9 Issue: 3 Pages: 235-235

    • DOI

      10.3390/catal9030235

    • Related Report
      2019 Annual Research Report 2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A mechanistic investigation of highly stable nano ZrO2 decorated nitrogen-rich azacytosine tethered graphene oxide-based dendrimer for the removal of arsenite from water2019

    • Author(s)
      Prabhu Subbaiah Muthu、Pawar Radheshyam Rama、Sasaki Keiko、Park Chang Min
    • Journal Title

      Chemical Engineering Journal

      Volume: 370 Pages: 1474-1484

    • DOI

      10.1016/j.cej.2019.03.277

    • Related Report
      2019 Annual Research Report 2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Template free mild hydrothermal synthesis of core-shell Cu2O(Cu)@CuO visible light photocatalysts for N-acetyl-para-aminophenol degradation2019

    • Author(s)
      Karthikeyan Sekar、Chuaicham Chitiphon、Pawar Radheshyam R.、Sasaki Keiko、Li Wei、Lee Adam F.、Wilson Karen
    • Journal Title

      Journal of Materials Chemistry A

      Volume: 7 Issue: 36 Pages: 20767-20777

    • DOI

      10.1039/c9ta07009e

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Modulated water-based synthesis of Zr-fumarate MOFs for high-efficiency treatment of selenite and selenate from the aqueous solutions2019

    • Author(s)
      Radheshyam R Pawar and Keiko Sasaki
    • Organizer
      Pure and Applied Chemistry International Conference
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Novel ultrasonic-assisted modulated hydrothermal synthesis of Zr-fumarate framework (MOF-801) for adsorption of antimonate in aqueous solutions: A comparison study with conventional solvothemally synthetic method2019

    • Author(s)
      Shunsuke Imamura, Radheshyam Rama Pawar, Keiko Sasaki
    • Organizer
      CINEST 2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Modulated water-based synthesisof Zr-fumarate MOFs for high-efficiency treatment of selenite and selenate from the aqueous solutions2019

    • Author(s)
      Radheshyam R Pawar, Keiko Sasaki
    • Organizer
      PACCON 2019
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Adsorption characteristics of Sb(III) and Sb(V) species on water-based and ultrasonication assisted synthesized Zr-MOFs2019

    • Author(s)
      Shunsuke Imamura, Radheshyam Rama Pawar, Keiko Sasaki
    • Organizer
      MMIJ 2019 spring
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2017-11-13   Modified: 2024-03-26  

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