内分泌かく乱物質の吸着挙動および光分解メカニズムに関する研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14540544
• 研究機関: 明星大学
• 研究代表者: 日高 久夫 明星大学, 理工学部, 教授 (70062312)
• キーワード: 二酸化チタン / 吸着 / 水晶振動子 / 内分泌かく乱物質 / 光分解

研究概要

QCM(Quartz Crystal Microbalance)の水晶振動子表面にTiO_2を固定化し、これをセンサーとし、吸着挙動と光分解プロセスの解析を行った。光照射によりTiO_2薄膜表面に吸着された基質は、分解が進行すると水溶液バルクに移動したが、また分解中間体等がTiO_2薄膜に再度吸着いた。このため、高触媒活性のTiO_2固定化薄膜を作成することが重要なキーポイントになるが、この実験ではゾルゲル法により均一で剥離しない安定な高活性TiO_2電極薄膜を作成した。この様な方法を用いて、吸着量に関する経時変化を追跡し、分解メカニズムを解明した。一般に、内分泌かく乱物質は油溶性物質であることが多いが、紫外線光照射により有機化合物の其質は,水溶性中間酸化生成物(例えば、ギ酸、酢酸やヒドロキシル化合物)を経て炭酸ガスとなり、系外に除去される。その際、ギ酸や酢酸はバルク水溶液に溶解するため、TiO_2表面から脱着する。QCM上では吸着により重量が増加するため、周波数が低下し、脱着ではその結果は反対になった。このようにTiO_2への吸着や脱着が分解速度に深く関連しているため、TiO_2薄膜をコートした水晶振動子電極を用いたQCMを内蔵する光化学反応装置を製作して、反応に伴う吸着量の経時変化を測定し、さらに、DMPOスピントラップ法を用い、TiO_2表面でOHラジカルの発生量のpH依存性について調べた。特にゼーター電位との関連と分解する有機化合物の吸着状態を検討した。分解プロセスをポストラベル法などの手法により行った。バルク水溶液中で生成した有機脂肪酸の知見をうることができた。内分泌かく乱物質は複雑な化学構造のものが多いので、その分解メカニズムを解明することは意義がある。

研究成果

• [文献書誌] H.Hidaka, N.Honjo, S.Horikoshi, N.Serpone: "Photocatalyzed degradation on TiO_2-coated quartz crystal microbalance. I. Adsorption/desorption processes in the degradation of phenol and catechol"New J.Chem.. 27. 1371-1376 (2003)
• [文献書誌] S.Horikashi, K.Hidaka, N.Serpone: "Hydroxyl radicals in microwave photocatalysis. Enhanced formation of OH radicals probed by ESR techniques in microwave-assisted photocatalysis in aqueous TiO_2 dispersions"Chem.Phys.Lett.. 376. 475-480 (2003)
• [文献書誌] T.Zhang, T.Oyama, S.Horikoshi, J.Zhao, N.Serpone, H.Hidaka: "Photocatalytic decomposition of the sodium dodecylbenzene sulfonate surfactant in aqueous titania suspensions exposed to highly concentrated solar radiation and effects of additives"Appl.Catal.B : Environ.. 42. 13-24 (2003)
• [文献書誌] S.Horikoshi, Y.Wada, N.Watanabe, H.Hidaka, N.Serpone: "Near-quantitative mineralization of two refractory triazines under hydrothermal-supercritical aqueous conditions assisted by ozone and UN/Ozone"New.J.Chem.. 27. 1216-1223 (2003)
• [文献書誌] N.Watanabe, S.Horikoshi, H.Kawabe, Y.Sugie, J.Zhao, H.Hidaka: "Photodegradation mechanism for bisphenol A at the TiO_2/H_2O interface"Chemosphere. 52. 851-859 (2003)
• [文献書誌] H.Horikoshi, H.Hidaka: "Non-degradable triazine substrates of a trazine and cyanuric acid hydrothermally and supercritical water under the UV-illuminated photocatalytic cooperation"Chemosphere. 51. 139-142 (2003)