研究課題
基盤研究(B)
二酸化チタンナノ粒子を逆相ミセル法、エマルション法を駆使して、触媒表面上の反応活性点の構造をナノレベルで制御し、反応に最適化された表面構造をもつ二酸化チタン光触媒の開発に成功した。また、モレキュラーインプリント法を駆使して調製することで反応分子の3次元構造を認識し、光触媒反応に関して高度な選択性を発現する3次元反応場を有する二酸化チタンナノ光触媒の開発にも世界に先駆けて成功した。また、分子認識能の発現には、表面修飾法も開発し、対象物質の疎水性、カチオン性、アニオン性などの認識を可能にした光触媒も開発に成功した。具体的には分子認識能を発現すると考えられる炭化水素鎖、炭化フッ素鎖、芳香族誘導体を表面構造制御された二酸化チタン粒子上に特異的に固定化した複合型高効率光触媒反応システムの開発に成功した。これら開発した表面修飾型二酸化チタンは、表面に導入された官能基の特性に従って、反応分子の性質を認識すると共に、触媒表面に濃縮する能力を発現することが明らかになった。その結果、表面修飾前の光触媒粒子と比較して、その反応分子認識能力、触媒活性いずれも、10倍程度の極めて高い性能を発揮する表面修飾型光触媒粒子であることを明らかにしている。また、光吸収を行う反応場としての二酸化チタンナノ粒子についても、通常は紫外光照射でしか電子とホールを生成することが出来ないが、硫黄、炭素、窒素などを二酸化チタン結晶格子内に新規な元素ドープ法の開発に成功し、可視光照射によってもでも活性を発現する触媒の調製法を確立した。さらに、可視光化でより高い光触媒の向上のため、開発した可視光応答型二酸化チタン光触媒を電子アクセプターである鉄3価イオンで表面処理することで、電荷分離効率を向上させた結果、市販を含め現在存在する二酸化チタン光触媒中、最高の触媒活性を発現する可視光応答型二酸化チタンナノ粒子の開発に成功した。
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