シリカゲル担持金属ポルフィリン錯体の界面光触媒機能の解明と物質変換

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14050079
• 研究機関: 宮崎大学
• 研究代表者: 保田 昌秀 宮崎大学, 工学部, 教授 (00174516)
• 研究分担者: 白上 努 宮崎大学, 工学部, 助教授 (60235744)
• キーワード: アンチモンポルフィリン / 脱塩素化反応 / エポキシ化反応 / 光殺菌 / 可視光駆動触媒 / シリカゲル担持

研究概要

本研究では、環境調和型物質変換の観点から軸配位子によってシリカゲルに強固に担持させたシリカゲル担持アンチモンポルフィリン錯体(SbTPP/SiO_2)の光触媒能について研究を行った。SbTPP/SiO_2の特徴は可視光を吸収でき、酸化力が高い。その触媒機能について、1)脱塩素化反応、2)エポキシ化反応、3)殺菌効果の観点から研究を行った。
1)脱塩素化反応:SbTPP/SiO_2を詰めた触媒層に、硝酸第二鉄と4-クロロフェノールを含む水溶液を連続的に送液しながら、蛍光灯を光照射した。66時間の照射の結果、4-クロロフェノールは塩化物イオンとベンゾキノンに分解された。
2)エポキシ化反応:SbTPP/SiO_2の入った触媒層にシクロヘキセンの塩化メチレン溶液を送液し、蛍光灯を光照射した。その結果、56時間照射で1,2-シクロヘキサンオキシドおよび2-シクロヘキセノールを主生成物とする酸化生成物が99.8%の転化率で生成した。SbTPP発色団当たりのターンオーバー数は4600と高い触媒活性を示した。
3)殺菌効果:初濃度6500セル/mlの大腸菌(E. coli)を含むリン酸緩衝溶液にSbTPP/SiO_2を加え振とう培養を行った。暗下では菌体数に変化が見られなかったが、蛍光灯照射下では菌体数が減少し、40分後に大腸菌がほぼ消滅した。同様の実験を緑膿菌(P. aeruginosa)および酵母(S. cereesae)についても行い、同様の結果を得ている。さらに、現在、冷房用クーリングタワー中に繁殖するレジオネラ属菌の殺菌実験をSbTPP/SiO_2光触媒装置を用いて実地試験を行った。

研究成果

• [文献書誌] Y.Andou, T.Shiragami, K.Shima, M.Yasuda: "Synthesis and fluorescence study of a (2-naphthoxy)polyoxalkoxy-antimony(V) tetraphenylporphyrin complex"J. Photochem. Photobiol. A : Chemistry. 147. 191-197 (2002)
• [文献書誌] T.Shiragami, Y.Andou, Y.Hamasuna, F.Yamaguchi, K.Shima, M.Yasuda: "Effects of an axial ligand on the reduction potentials, proton dissociation, and fluorescence quantum yield of hydroxo(porphyrinato)antimony(V) complexes"Bull. Chem. Soc. Jpn.. 75. 1577-1582 (2002)
• [文献書誌] Y.Andou, K.Ishikawa, K.Shima, T.Shiragami, M.Yasuda, H.Inoue: "O-Alkylation of dihydroxo(tetraarylporphyrinato)phosphorus(V) and antimony(V) complexes with alkyl halides"Bull. Chem. Soc. Jpn.. 75. 1757-1760 (2002)
• [文献書誌] T.Shiragami, Y.Shimizu, K.Hinoue, Y.Fueta, K.Nobuhara, I.Akazaki, M.Yasuda: "Silica gel-supported porphyrinatoantimony(V) complex acting as visible-light driven photocatalyst for dechlorination of chlorophenols in aqueous solution"J. Photochem. Photobiol. A : Chemistry. 156. 115-119 (2003)
• [文献書誌] T.Shiragami, K.Nabeshima, M.Yasuda, H.Inoue: "Roles of axial ligands on intercalation of cationic metalloporphyrin into smectite clay layers"Chem. Lett.. 32. 148-149 (2003)