研究課題
基盤研究(C)
スライドガラス上に酸化チタン薄膜を作製し、銅イオンを光還元析出させる際の反応条件を変えることで、銅がナノサイズ粒子として酸化チタン薄膜全面に析出した薄膜と、大きな粒子として孤立した島状に析出した酸化チタン薄膜を作製した。前者では、銅が酸化チタン全体を覆うために、薄膜の透過率が大きく低下したのに対して、後者では隙間が保持されているために薄膜は高い透過率を示した。これら2つの方法で、銅担持量を様々に変化させた酸化チタン薄膜を作製し、500℃で焼成した後、メチレンブルー色素の光触媒的酸化分解あるいは還元分解の実験を行った。その結果、酸化、還元のいずれの反応系においても、同じ銅粒子の担持量で比較すると、島状に析出させた場合の方が高い光触媒活性を示すことがわかった。これは、小さな銅粒子が薄膜全体に析出している場合には酸化チタン表面へ届く光の量が低下するのに対して、島状に析出した場合には酸化チタンへも十分な光が到達していることによるものであると考えられた。さらに、銅粒子が励起電子をトラップする働きをもち、粒子サイズを制御して島状に析出させた銅担持光触媒薄膜は、空気を反応溶液にパージしなくても、水中で高い光触媒活性を示す優れた光触媒であることがわかった。次に、銅を島状に孤立して析出させた銅担持光触媒薄膜を用いて、気相中でのトリクロロエレン(TCE)の光触媒分解実験を流通型反応装置で行った。その結果、銅を担持させていない場合に比べて、TCEの二酸化炭素への完全分解率が向上し、有害な副生成物の生成を抑制できることがわかった。しかし、本研究の手法で作製した薄膜の表面積が小さいために、TCEの分解副生成物の蓄積による光触媒活性の大きな低下がみられた。流通型反応装置で有害な副生成物の生成抑制に対しての効果を明らかにするためには、銅担持薄膜の大面積化が必要であることがわかった。
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Journal of Photochemistry and Photobiology, A: Chemistry 193
ページ: 65-71
Journal of Photochemistry and PhotobiologyA : Chemistry 193
