粘土層間チタニア架橋体の合成と光触媒への応用

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10650821
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 北山 淑江 新潟大学, 工学部, 教授 (70018472)
• 研究分担者: 児玉 竜也 新潟大学, 工学部, 助教授 (60272811)
• キーワード: 粘土層間チタニア架橋体 / モンモリロナイト / マイカ / サポナイト / インターカレーション / 表面積 / 細孔分布 / 光触媒作用

研究概要

1)粘土層間チタニア架橋体の合成:粘土としてサポナイトを用いたTiO_2-架橋サポナイトの合成はすでに成功したので、平成12年度は粘土としてマイカとモンモリロナイトを用いて、TiO_2-架橋粘土の合成を行った。TiO_2-架橋サポナイトの合成と同様に、酢酸溶液中で多核錯体化したTi^<4+>を粘土層間にインターカレートしたものを合成し、これを大気中で焼成することにより有機物を除去した。キャラクタリゼーションは、XRD、表面積、細孔分布、XPS、UV-Vスペクトルなどを測定することにより行った。マイカ、モンモリロナイトともに架橋体が生成した。比表面積はTiO_2-架橋サポナイトで2.5倍、TiO_2-架橋モンモリロナイトでは50倍、TiO_2-架橋マイカでは100倍に達した。細孔分布の極大値はいずれも4.2nmにあり、粘土による差は見られなかったことから、TiO_2-柱の間隔は粘土による差が現れないものと推察される。
2)粘土層間チタニア架橋体の光触媒作用:粘土層間チタニア架橋体を触媒としてアルキルアルコールの光分解反応およびベンゼンの部分酸化反応について検討した。アルコールの分解においてはアルキル基の大きさの効果が顕著にあらわれた。ベンゼンの部分酸化反応ではTiO_2触媒単独では、完全酸化がおこりCO_2が多量生成するのに対して、粘土層間チタニア架橋体触媒では、部分酸化物の収量が増加し、CO_2の発生が抑制された。これは、粘土による光の遮蔽効果と細孔の反応場の有効性によるものと考えられる。

研究成果

• [文献書誌] Y.Kitayama: "Synthesis of Titania-pillared Saponite in Aqueous Solution of Acetic Acid"Journal of Porous Materials. 5・2. 121-126 (1998)
• [文献書誌] Y.Kitayama: "Synthesis of Sn-incorporated Sheets Mesoporous Materials"Journal of Porous Materials. 5・2. 139-146 (1998)
• [文献書誌] 北山淑江: "粘土による有害化学物質の除去"粘土科学. 38・4. 162-166 (1999)
• [文献書誌] Y.Kitayama: "Cyclodehydration of Diethylene Glucohl (DEG) Catalyzed by Clay Mineral Sepiolite"Journal of Molecular Catalysis A. 142・2. 237-245 (1999)
• [文献書誌] T.Kaneko: "Synthesis Titania Pillared Mica in Aqueous solution of Acetic Acid"Journal of Porous Materials. 8・2. 107-118 (2001)
• [文献書誌] 須藤談話会 編 北山淑江(分担執筆): "粘土科学への招待"三共出版(株). 292(9) (2000)
• [文献書誌] 小野,御園生,諸岡 編 北山淑江(分担執筆): "触媒の辞典"朝倉書店(2項目). 634 (2000)