水素連続製造のための中空光触媒粒子集積システムの構築

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K19020
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: ナノマイクロ科学およびその関連分野
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 長尾 大輔 東北大学, 工学研究科, 教授 (50374963)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2019-03-31
• キーワード: ナノ材料 / 粒子集積 / 光触媒

研究成果の概要

インバースオパール（IO）体の空隙部に球状のチタニア系触媒を、その触媒表面を露出させた状態で閉じ込めたIO型光触媒粒子集積体の作製プロセスを検討した。ポリマーで被覆した球状チタニア粒子を集積させる過程で、同チタニア粒子の間隙にシリカ前駆体を充填させ、その後粒子集積体を焼成することで、IO型光触媒粒子集積体を作製した。水素製造のためのWater splitting 反応に代わる活性評価法として有機色素メチレンブルーの分解反応を利用したところ、同IO体に閉じ込めた球状粒子はUV照射下で光触媒活性を示し、空隙部をつなぐ連結孔の効果で同粒子集積体が流通式光触媒反応器として利用できることを明らかにした。

自由記述の分野

材料化学工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

槽型反応器（バッチ式）は反応溶液の交換が必要であり連続運転には不適であるが、管型反応器は連続運転に適する。本研究で開発したインバースオパール(IO)体は、光触媒粒子が露出された状態でIO内の空隙に内包され、かつ隣接する光触媒粒子が連結孔を介して接続されているという特徴を有しており、今回のIO体の作製は、連続運転可能な管型光触媒反応器の発展に寄与する基盤研究と位置づけることができる。