| 研究課題/領域番号 |
14205078
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
大垣 眞一郎 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (20005549)
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| 研究分担者 |
片山 浩之 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 講師 (00302779)
大瀧 雅寛 お茶の水女子大学, 大学院・人間文化研究科, 助教授 (70272367)
滝沢 智 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (10206914)
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| キーワード | 光触媒 / 二酸化チタン / 高度酸化水処理 / フェノール / メチレンブルー / ゼータ電位 / ラジカル生成 |
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| 研究概要 |
光触媒の水処理への適用を目的として、固定化光触媒に関する研究を行なった。
光触媒水処理は、光触媒の高い酸化力を利用して難分解性有機物を水中から取り除くことが期待できるが、物質輸送が律速段階となって水量あたりの反応速度としては小さくなると考えられる。そのため、総括的な反応速度を高くするために反応速度の制御因子を解明し、効率的な反応デバイスを開発する必要がある。
ガラス表面に二酸化チタン光触媒をコーティングして表面反応としての光触媒による分解能力を様々な角度から調べ、その反応特性を明らかにした。
異なる種類の光触媒担体を用い、固定化光触媒の表面を原子間力顕微鏡によって観察した。表面に特に細孔は見られず、非多孔体であることがわかった。また、20-50nmの凹凸が観察された。また、平板のゼータ電位を様々なpH条件下で測定し、光触媒担体の違いによってゼータ電位が異なることを明らかにした。
メチレンブルーを対象物質として用いてその分解特性を調べ、等電点とpHが反応速度に与える影響について、定量的に調べた。その結果、光強度一定、物質輸送速度一定、単位体積単位表面あたりの反応速度は、k=0.4×exp(-0.03ζ)(ただし、kは反応速度係数(μM/min)、ζはゼータ電位(mV))の関係が得られた。対照的に、フェノールを対象物質として用いた実験では、液中のpHが反応速度に大きい影響を与える結果となった。このことは、光触媒反応によって生成されるOHラジカルの発生量がアルカリ条件下で多くなることと関連があると考えられる。
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