酸化チタン微粒子の階層的制御による光触媒システムの設計に関する研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15033235
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 今栄 東洋子 名古屋大学, 物質科学国際研究センター, 教授 (80101161)
• キーワード: 酸化チタン / 微粒子 / 光触媒 / デンドリマー / ハイブリッド / 環境低負荷 / 光分解 / 水汚染物質

研究概要

酸化チタンの微粒子をデンドリマーで被覆したハイブリッドを線形及び2次元に階層的に組織化し、マルチ機能センサーとしての能力を本研究期間に解明することを目的とする。本年度はハイブリッドの調製を行い、光触媒としての機能性を明らかにした。シロキシル焦点と長鎖アルキルスペーサーをもつ1〜3世代アミン末端ポリアミドアミンデンドロンをマイケル付加反応とアミド化反応に基づいて合成した。このデンドロンとテトライソプロピルオルトチタン酸を1-プロパノールに溶解し、その溶液を冷却水に撹拌しながら注入してデンドロンで被覆した酸化チタン微粒子を調製した。デンドロンに対するTi^+の混合比が1以上では粒径20nm〜50nmの球形粒子が主に生成したが、混合比0.1では3nm程度の超微粒子が分散して存在した。調製した微粒子の乳白色の水分散液は長時間安定であった。ハイブリッドと2,4-ジクロロフェノキシ酢酸との混合水溶液に320nm以下の紫外線を照射し、時間変化に伴うゲスト分子の光分解反応を計測した。反応率は非被覆酸化チタン微粒子分散液より2倍以上高く、世代数に依存した。本研究で合成・設計した微粒子は水溶液中での光触媒物質として有効であり、ゲスト分子を内包するデンドリマー性質が反応率を促進したと解釈できる。本成果は、酸化チタンとデンドリマーの階層的組織体を生成することによって、反応物の系外への放出や材料の再利用を可能にする水汚染物質の環境低負荷型光分解システムへの展開への一歩である。

研究成果

• [文献書誌] Dietrich Leisner, Toyoko Imae: "Interpolyelectrolyte Complex and Coacervate Formation of Poly(Glutamate Acid) with Dendrimer Studied by Light Scattering and SAX"J.Phys.Chem.B. 107. 8078-8087 (2003)
• [文献書誌] Abhijit Manna, Toyoko Imae, Keigo Aoi, Midori Okazaki: "Gold Nanoparticles Surface-Confined by Hybrid Self-Assembled Monolayers of Dendrimer and Dodecanethiol"Molecular Simulation. 29. 661-665 (2003)
• [文献書誌] Katsuya Funayama et al.: "Fast and Slow Dynamics of Water-Soluble Dendrimers Consisting of Amido-Amine Repeating Units by Neutron Spin Echo"J.Phys.Chem.B. 107. 1353-1359 (2003)
• [文献書誌] Katsuya Funayama et al.: "Small-Angle Neutron Scattering Investigations of Layer-Block Dendrimers in Aqueous Solutions"J.Phys.Chem.B. 107. 1532-1539 (2003)
• [文献書誌] Dietrich Leisner, Toyoko Imae: "Structural Evolution of an Interpolyclectrolyte Complex of Charged Dendrimers Interacting with Poly(L-glutamate)"J.Phys.Chem.B. 108. 1798-1804 (2004)
• [文献書誌] Alexsandro Santos Costa, Toyoko Imae: "Complexation of Dendrimer-protected Silver Nanoparticles with Hydrotalcite"Transactions of the Materials Research Society of Japan. (In press). (2004)