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本研究の目的は、光触媒材料、照射波長、および酸化ガス濃度により、光触媒の酸化作用を制御することによって、分解が困難であった非食料バイオマスを効率的に有用燃料に変換する技術を開発することである。初年度において、ガスクロマトグラフ、紫外光・可視光源、光学フィルタおよびガラス製反応容器を組み合わせ、光触媒分解生成ガスの測定システムを構築した。さらに、基本的な有機ガスとしてアセトアルデヒドガスを用い、光の波長及び雰囲気ガスによって光触媒の酸化分解過程を制御できることを見出した。２年目には、光触媒の酸化制御によって、通常の光触媒酸化分解では生成できない物質が生成できることを見出した。つまり、アセトアルデヒドからは、新たにアセトン、蟻酸メチル、酢酸メチルが生成でき、トルエンからは、新たにアセトン、イソブテン、メチルフランを生成できた。このような酸化制御方法は、雰囲気を窒素にすること、光の波長を吸収端付近にすること、光触媒である酸化チタンの比表面積を小さくすることによって可能となり、有機ガスから新たな有機化合物を生成できることがわかった。
本年度では、セルロースを原料として用い、光触媒の酸化制御分解を行うと、糖は生成されなかったが、通常の光触媒酸化分解では生成できないグリコールアルデヒドおよびアセトンが生成できることがわかった。そのメカニズムとしては、初期の酸化分解によるセルロース分子の開環反応、それに続く末端基の脱離反応、また、生成酢酸のケトン化反応により新たな有機化合物が生成したと推察された。
以上より、酸化制御型光触媒反応によって、非食料バイオマスだけでなく揮発性有機化合物などの有害ガスから、有用なガス物質を生成する方法を提案することができた。これは、新たな有機物の簡易合成方法を可能性を示すものであり、精密制御によって収率の向上も期待できると考えられる。
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