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

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15033258
• 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: 松本 仁 宮崎大学, 工学部, 助手 (90363572) ; 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 / シリカゲル担持 / エポキシ化反応 / 光殺菌 / 可視光駆動触媒 / レジオネラ属菌

研究概要

本研究では、当研究グループで開発したシリカゲル担持アンチモンポルフィリン光触媒(SbTPP/SiO_2)について、1)新規光触媒の開発、2)微小空間でのエネルギー・電子移動の研究、3)光触媒の応用研究、4)光触媒モジュールの開発の観点から研究を行った。
1)新規光触媒の開発:SbTPP/SiO_2の入った触媒層に1-メチル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、20時間照射で1,2-シクロヘキサンジオールを主生成物とする酸化生成物が99%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3300と高い触媒活性を示した。
2)微小空間でのエネルギー・電子移動の研究:ボロン-ジピロメタン発色団を第二発色団とするアンチモンポルフィリン錯体を合成し、分子内エネルギー移動・電子移動について検討を行った。その結果、高い量子収率で第二発色団からポルフィリン環へエネルギー移動が起こることが明らかになった。しかし、軸水酸基を利用してシリカゲルに担持させるまでには至っていない。
3)光触媒の応用研究:レジオネラ属菌(L.pneumophila)のリン酸緩衝溶液に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。さらに、噴水中に繁殖するレジオネラ属菌の殺菌実験を太陽光下でSbTPP/SiO_2光触媒を用いて行った。その結果、SbTPP/SiO_2(80g)で3ヶ月間以上100CFU/100mL以下の菌体数に保持できた。
4)光触媒モジュールの開発:光触媒のプロトタイプとなる,"流通式反応装置"を試作し、シクロアルケンの光酸化反応(上記記載)を行った。

研究成果

• [文献書誌] T.Shiragami, Y.Shimizu, K.Hinoue, Y.Fueda, 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] H.Yokoi, T.Shiragami, J.Hirose, T.Kawauchi, K.Hinoue, Y.Fueda, K.Nobuhara, I.Akazaki, M.Yasuda: "Bactericidal Effect of Silica Gel-Supported Porphyrinatoantimony(V) Complex under Visible-Light Irradiation"World J. Microbiology Biotechnology. 19. 559-563 (2003)
• [文献書誌] T.Shiragami, K.Nabeshima, J.Matsumoto, M.Yasuda, H.Inoue: "Non-Aggregated Intercalation of Dicationic Tetraphenyl-porphyrinatoantimony(V) Complexes into Smectite Cray Layers"Chem.Lett.,(2003). 32. 484-485 (2003)
• [文献書誌] M.Yasuda, T.Nakai, Y.Kawahito, T.Shiragami: "Micelle-Enhancing Effect on a Flavin-Photosensitized Reaction of Benzyl Alcohols in Aqueous Solution"Bull.Chem.Soc.Jpn. 76. 601-605 (2003)
• [文献書誌] M.Yasuda, R.Kojima, H.Tsutsui, D.Utsunomiya, K.Ishii, K.Jinouchi, T.Shiragam, T.Yamashita: "Redox-Photosensitized Amination of 1,2-Benzo-1,3-cycloalkadienes, Arylcyclopropanes and Quadrcyclane with Ammonia"J.Org.Chem. 68. 7618-7624 (2003)