環境汚染物質の効率的無害化を目指した吸着性光触媒無機シートの開発

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13558075
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 北岡 卓也 九州大学, 大学院・農学研究院, 助手 (90304766)
• 研究分担者: 渡邉 康彦 栗田工業株式会社, 開発本部技術開発センター, 主席研究員 ; 割石 博之 九州大学, 大学院・農学研究院, 助教授 (50253513) ; 田中 浩雄 九州大学, 大学院・農学研究院, 教授 (20038243)
• キーワード: 酸化チタン / ゼオライト / 金属酸化物 / 複合シート成型 / 協奏的分解効果 / 中間体捕捉効果 / 大気・室内環境浄化 / 水環境浄化

研究概要

酸化チタンやゼオライト・金属酸化物を多孔質ファブリクス上に担持する湿式抄紙複合成型システムによって創製した光触媒機能紙を用いて、様々な有害物質の分解・除去を書式み、以下の知見を得た
1.吸着性光触媒無機シートによる揮発性有害成分の除去機構
VOCやNOxなどの有害ガスを特異的に吸着するゼオライトや、分解プロセスにおいて触媒毒として作用する中間体を捕捉・中和する金属酸化物について、その種類や配合割合ならびに協奏効果発現メカニズムを検討した。その結果、(1)希薄な有害ガス分解の場合、吸着剤による局所的濃縮が有効、(2)無機粉末単体あるいは粉末状態の混合では、吸着-分解協奏効果は発現しない、(3)無機シート表面の酸化チタンゾル焼結処理がヘテロな光触媒分布による活性向上とシートの高強度発現の両面から効果的、などの知見を得た。
2.水系のビスフェノールAの光触媒分解挙動と高効率無害化
水環境汚染要因として問題となっている環境ホルモン様物質ビスフェノールAについて、酸化チタン-ゼオライト複合シートを用いた光触媒酸化分解を試みた。その結果、(1)酸化チタン単独シートと比較して、ゼオライトとの複合シートは希薄なビスフェノールAの分解効率が極めて高い、(2)複合シートでは、分解プロセスにおける水溶性芳香族化合物の検出量が少なく、中間体捕捉効果が示唆された、(3)反応中間体のいくつかを同定し、特にp-ヒドロキシアセトフェノンとヒドロキノンの蓄積が認められた。
3.多孔質ファブリクス担持による見かけの触媒効率の増幅現象
光触媒反応は酸化チタン表面で起こるため、希薄成分を触媒する場合は固体表面への物質移動が律速となる。これまでの検討の結果、気体-固体界面において、見かけの触媒効率が元の触媒粉末単体を上回る興味深い知見を得た(この現象は固液界面では起こらない)。おそらく、シート成型による多孔質構造が関与しているものと思われる。

研究成果

• [文献書誌] Ichiura H., Kitaoka T., Tanaka H.: "Preparation of composite TiO_2-zeolite sheets using a papermaking technique and their application to environmental improvement, I. Removal of acetaldehyde with and without UV irradiation"Journal of Materials Science. 37(14). 2937-2941 (2002)
• [文献書誌] Ichiura H., Kitaoka T., Tanaka H.: "Removal of indoor pollutants under UV light irradiation by a composite TiO_2-zeolite sheet using a papermaking technique"Chemosphere. 50(1). 79-83 (2003)
• [文献書誌] Ichiura H., Nozaki M., Kitaoka T., Tanaka H.: "Influence of uniformity of zeolite sheets prepared using a papermaking technique on VOC adsorptivity"Advances in Environmental Research. 7(in press). (2003)
• [文献書誌] Fukahori S., Ichiura H., Kitaoka T., Tanaka H.: "Photocatalytic decomposition of bisphenol A in water using composite TiO_2-zeolite sheets prepared by a papermaking technique"Environmental Science and Technology. 37(in press). (2003)
• [文献書誌] Ichiura H., Kitaoka T., Tanaka H.: "Photocatalytic oxidation of NOx using composite sheets containing TiO_2 and a metal compound"Chemosphere. 50(in press). (2003)
• [文献書誌] Ichiura H., Kitaoka T., Tanaka H.: "Preparation of composite TiO_2-zeolite sheets using a papermaking technique and their application to environmental improvement, II. Effect of zeolite coexisting in the composite sheet on NOx removal"Journal of Materials Science. 38(in press). (2003)