レ-ザ-光励起による超薄膜固定化金属酸化物触媒の調製とその光触媒活性

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01550632
• 研究機関: 大阪府立大学
• 研究代表者: 安保 正一 大阪府立大学, 工学部, 助教授 (70094498)
• キーワード: 薄膜固定化触媒 / 固定化触媒 / 光触媒活性 / バナジウム酸化物 / 金属酸化物 / レ-ザ-光励起 / プロピレン光酸化反応 / 光触媒異性化反応

研究概要

本年度は、超薄膜状で担体表面上に固定化された固定化触媒を調製する目的で、VOCl_3を担体としての多孔性バイコ-ルガラスおよびSiO_2上に吸着させ、これを窒素レ-ザ-光で励起し担体表面OH基との反応によりV化合物を固定化し、加水分解と酸素処理を経て固定化V酸化物触媒を調製した。この固定化V酸化物触媒の調製過程を窒素レ-ザ-による光照射下でのIR(表面OH基濃度の変化)とUV吸収(V化合物の濃度)の測定を行い、V化合物が担体の表面OH基と光照射下でのみ反応し固定化されることを明らかにした。
この方法で調製した固定化V酸化物触媒のIR、UV、ESR、およびホトルミネッセンススペクトルを測定し、レ-ザ-光励起により調製した単分子層状超薄膜固定化触媒の表面活性サイトのキャラクタリゼ-ションを行った。これらの結果は、いずれも固定化V酸化物触媒において、V種はVO_4ユニットの四配位構造を持った状態で単分子層の薄膜固定化触媒が形成されていることを示した。
また、固定化V酸化物触媒を光触媒として用い、2-ブテンの光触媒異性化反応、プロピレンの酸素による光触媒酸化反応を調べ単分子層状超薄膜固定化触媒の特徴を検討した。その結果、固定化V触媒は、従来の含浸法で調製された触媒と比較して高い活性と高い選択性を示し、光触媒反応の収率は担持V量に比例して増大した。これらの特徴は、固定化V酸化物触媒においては光触媒反応の活性サイトであるVO_4の四配位構造を持ったV種が担体表面に均一固定化されている起因することを明らかにした。以上、本年度においては、レ-ザ-光励起により調製した単分子層状超薄膜固定化触媒の表面状態と光触媒活性に関して大変貴重な知見を得ることができた。
今後はさらに、レ-ザ-光強度、担体表面OH基濃度、吸着種濃度などの影響に付いても検討を進め、レ-ザ-光励起により調製した固定化触媒の特徴を明かにする予定である。

研究成果

• [文献書誌] Masakazu ANPO: "Photocatalysis on Small Particle TiO_2 Catalysts.Reaction Intermediates and Reaction Mechanisms." Research on Chemical Intermediates(Res.Chem.Intermedi.). 11. 67-106 (1989)
• [文献書誌] Masakazu ANPO: "Dynamic Photoluminescence Studies of Vanadium Oxide Anchored on Sio_2 and the Effects of Added O_2 and H_2O" Research on Chemical Intermediates(Res.Chem.Intermedi.). 11. 245-255 (1989)
• [文献書誌] Masakazu ANPO: "Preparation of Highly Dispersed Anchored Vanadium Oxides by Photochemical Vapor Deposition Method and Their Photo-catalytic Activity for Isomerization of trans-2-Butene" Journal of Physical Chemistry(J.Phys.Chem.). 93. 1187-1189 (1989)
• [文献書誌] Masakazu ANPO: "In Situ Photoluminescence of TiO_2 as a Probe of Photocatalytic Reactions" Journal of Physical Chemistry(J.Phys.Chem.). 93. 7300-7302 (1989)
• [文献書誌] Masakazu ANPO: "Application of Dynamic Photoluminescence Spectroscopy to the Study of the Active Surface Sites on Supported Mo/SiO_2 Catalysts" Journal of American Chemical Society(J.Amer.Chem.Soc.). 111. 8791-9799 (1989)
• [文献書誌] Masakazu ANPO: "Photocatalysed Isomerization of Butenes on MgO Powders with Coordinatively Unsaturated Surface Ions" Journal of Chemical Society, Faraday Trans.I(J.Chem.Soc., Faraday Trans.I). 85. 609-620 (1989)
• [文献書誌] Masakazu ANPO: "Photoactivation of O_2 and C_3H_6 on Supported Vanadium Oxide Catalyst" Chemistry Express(Chem.Express). 4. 447-450 (1989)
• [文献書誌] Tsuneo FUJII: "Absorption and Fluorescence Evidences for Stable Capsuling of Rhodamine B in Tetraethoxy Silane Xerogel" Chemistry Express(Chem.Express). 4. 1-4 (1989)
• [文献書誌] Masakazu ANPO: "Photochemistry in the Adsorbed State.Energy Transfer from Electronically Excited SO_2 to 1,6-Dipheny-1,3,5-hexatrinen" Chemistry Letters(Chem.Lett.). 1339-1340 (1989)
• [文献書誌] Masakazu ANPO: "Photocatalytic Reactions on Pt-loaded and Unloaded Semiconducting Matersials.-Differences in Photo- Reactivities between TiO_2 and ZnO-" Denki Kagaku. 57. 1219-1220 (1989)
• [文献書誌] 安保正一: "光を利用した固定化V酸化物触媒の調製とその光触媒活性" 工業材料. 37. 56-62 (1989)
• [文献書誌] Masakazu ANPO: "Photophysics and Photochemistry in the Adsorbed Layer.-Effects of Solid Surfaces upon the Excited States and the Photoreactions of Adsorbed Molecules-" Research on Chemical Intermediates(Res.Chem.Intermedi.). 13. (1990)
• [文献書誌] Masakazu ANPO: "Photoluminescence and FT-IR Studies of the Dissociative Adsorption of H_2 on the Active ZrO_2 Catalyst and its Role in the Hydrogenation of CO" Research on Chemical Intermediates(Res.Chem.Intermedi.). 13. (1990)
• [文献書誌] Masakazu ANPO: "Photocatalysis on Pt-loaded and Unloaded TiO_2 and ZnO Catalysts.-Different Reactivities between TiO_2 and ZnO in Wet and Dry Systems and Their Origin-" Journal of Physical Chemistry(J.Phys.Chem.). 94. (1990)
• [文献書誌] Masakazu ANPO: "Absolute Reaction Rate Constants of O_2, N_2O, and C_3H_6 with the Charge Transfer Excited Triplet State of the Highly Dispersed Anchored M/SiO_2 Catalyst" Chemistry Express(Chem.Express). 5. 109-112 (1990)
• [文献書誌] Masakazu ANPO: "Photochemistry on Solid Surfaces" Photochemistry and Photophysics. 5. (1990)
• [文献書誌] 安保正一: "光触媒-常温で機能する材料をめざして-" 機能材料. 10. 30-37 (1990)
• [文献書誌] 安保正一: "光固定化バナジウム酸化物触媒の調製とその上での光触媒反応" 表面科学. 11. 39-44 (1990)
• [文献書誌] Masakazu ANPO: "Photochemistry on Solid Surfaces" Elsevier Science Publishers, B.V., 581 (1989)
• [文献書誌] C.Morterra: "Structure and Reactivity of Surfaces" Elsevier Science Publishers, B.V., 500 (1989)
• [文献書誌] Zenichi YOSHIDA: "Chemistry of Functional Dyes" Mita Press, 631 (1989)
• [文献書誌] C.Centi: "New Developments in Selective Oxidation" Elsevier Science Publishers,B.V., (1990)
• [文献書誌] J.Menon: "Trends in Physical Chemistry" Council of Science Research Intergration, (1990)