研究課題
1.鉄の表面処理による硫黄および窒素ドープ可視光応答型二酸化チタンの高感度化 光触媒の反応のエネルギー源である光の利用率を向上させるために、金属イオンを可視光応答型二酸化チタン上に表面吸着処理させ、超高感度可視光応答型二酸化チタン光触媒の開発を行った。昨年度に開発した広い光の波長範囲で活性を示す硫黄または窒素をドープした可視光応答型二酸化チタンの光に対する感度を更に上げるために、電子アクセプターとして鉄3価イオンを表面吸着させた鉄吸着可視光応答型二酸化チタン光触媒の開発に世界で初めて成功した。この触媒は、鉄ナノ粒子を高分散状態で吸着処理することで、励起電子を効率よくトラップして、電荷分離効率を極限まで挙げることにより、紫外光、可視光いずれの光でも現在まで報告されている光触媒の中で最高活性を発現することが明らかになった。2.分子認識能を有する二酸化チタン光触媒の開発 二酸化チタン粒子は紫外光照射下で、表面に吸着したほとんどの有機物を分解すると共に、その表面は超親水性となる。このような特性は、その酸化能力を目的物質以外にも分散させ、表面の親水性は触媒表面へ疎水性有害物質の親和性を低下させ、触媒活性の著しい低下をもたらす。これらの問題を抜本的に解決する目的で炭化水素鎖、炭化フッ素鎖、芳香族、4級アンモニウム誘導体(カチオン性)官能基を二酸化チタン粒子表面に導入し、官能基の特性を反映したナノ反応場の構築を検討した。その結果、炭化水素鎖で修飾した二酸化チタンは疎水性の化合物を優先的に分解することが可能となった。また、芳香族官能基では、芳香族官能基を有する物質を、炭化フッ素鎖を導入した光触媒は、炭化フッ素鎖を有する物質を、カチオン性官能基では、アニオン性を有する基質を選択的に分解した。この様に、二酸化チタン表面に導入する官能基の特性による選択性を発現することに世界で初めて成功した。
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