量子ドット・ランタノイド複合光触媒を活用した新興微量汚染物処理技術の開発
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19F19349
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 外国 |
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| Review Section |
Basic Section 22060:Environmental systems for civil engineering-related
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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| Host Researcher |
藤井 学 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 准教授 (30598503)
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| Foreign Research Fellow |
ALKALLA MOHAMED 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2019-11-08 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2019: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
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| Keywords | 促進酸化処理 / 量子ドット / ランタノイド / 新興微量汚染物質 / 分解除去 / 新興微量汚染物 / 分解処理技術 / 光触媒 |
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| Outline of Research at the Start |
医薬品、パーソナルケア製品、農薬等の新興微量汚染物は下排水中に混入し、下水処理により十分に除去できない場合、環境中へ放流され水生生態系などに影響を及ぼす。本研究では、ナノ材料である量子ドットとランタノイドを組み合わせることで、効果的な汚染物質処理法を提案する。同材料は、量子力学的制約状態で発揮する光ルミネッセンス効果等により、量子収率が改善されるため強酸化作用を有する材料と期待される。このような処理法の開発に加え、質量分析や理論計算により汚染物質の分解経路の解明を行い、処理過程で毒性変換物質を生じない処理法の提案を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、量子ドットを活用することで、新興微量汚染物質を高効率で除去可能な新たな促進酸化処理技術の開発を行った。炭素量子ドット（CQDs）は量子スケールにおいて発揮するユニークな静電的・物理化学的特性を有し、高い汚染物質吸着性や電荷分離能が期待される。さらに、ランタノイド等の金属で修飾することにより、光を逐次的に吸収させ、近赤外や可視光から紫外光へ変換することも期待できる。研究二年目では、炭素材料としてCQDやグラファイト状窒化炭素（g-C3N4）、また、ならびに触媒としてBi2WO6、Er2WO6、ZrV2O7を用いて複合系触媒を合成した。そして、SETやTEM, EDS等を用いた物性評価を行い、触媒粒子がナノスケールで均一に分散していること、ならびに、高い表面積を有することが確認された。Tauc解析から、合成された触媒は、従来の二酸化チタンより低いバンドギャップを有することが明らかとなった。開発された触媒を用いて、光照射下でカルボフランならびにアトラジンの分解試験を実施した。その結果、複合材を使用した系では、CQDsならびにg-C3N4の単体を使用した系と比較して、3-30倍程度汚染物質の除去効率が上昇した。CQDs/Bi2WO6の複合材を使用した系では、他の複合材と比較して1.3-3倍、除去効率が上がった。以上の複合系触媒の使用による除去効率の向上は、炭素材料とランタノイド触媒の間に発生する相乗効果（バンドギャップ低下等）に起因するものと考えられる。
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| Research Progress Status |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(6 results)
