ヘテロ元素ドープチタニア光触媒開発と蛍光分光XAFSによる電子準位と活性構造観測

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19550134
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機能物質化学
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 泉 康雄 千葉大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (50251666)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2008
• キーワード: 光触媒 / 酸化チタン / 可視光励起 / ドープ元素 / X線吸収微細構造 / 環境調和化学 / 状態選別 / メソ細孔体

研究概要

酸化チタン(TiO_2)は紫外光照射により触媒作用を示すが、自然エネルギーとしての太陽光を活用するためには可視光照射で働くことが必要である。本研究では、3ナノメートルの均一細孔をもつTiO_2、TiO_2ナノチューブ、結晶性TiO_2にそれぞれ硫黄ドープすると可視光下エタノール酸化が促進されることを見出し、硫黄がアニオンとして含まれることを実証した。可視光により不純物硫黄準位からTiO_2伝導帯に電子励起されたため、より負側電位の反応が進むはずである。実際、難反応であるCO_2還元反応でメタノールを生成することを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Site Structure and Photocatalytic Role of Sulfur or Nitrogen-Doped Titanium Oxide with Uniform Mesopores under Visible Light (2009)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Izumi, Takaomi Itoi, Shuge Peng, Kazuki Oka, and Yoshiyuki Shibata
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry C 113(16) ページ: 6706-6718
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effective removal of low concentrations of arsenic and lead and the monitoring of molecular removal mechanism at surface (2009)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Izumi
  • 雑誌名: Environmental Research Journal 3(2/3) ページ: 205-217
• [雑誌論文] Specific Oxidative Dehydrogenation Reaction Mechanism over Vanadium(IV/III)Sites in TiO_2 with Uniform Mesopores under Visible Light (2008)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Izumi, Kazushi Konishi, and Hideaki Yoshitake
  • 雑誌名: Bulletin of Chemical Society of Japan 81(10) ページ: 1241-1249
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photo-oxidation over mesoporous V-TiO_2 catalyst under visible light monitored by vanadium Kβ5,2-selecting XANES spectroscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Izumi, Kazushi Konishi, Tomohisa Miyajima, and Hideaki Yoshitake,
  • 雑誌名: Materials Letters 62(6/7) ページ: 861-864
  • 査読あり
• [雑誌論文] State-sensitive monitoring of gold nanoparticle sites on titania and the interaction of the positive Au site with O_2 by Au Lα1-selecting X-ray absorption fine structure (2008)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Izumi, Diaa Mosbah Obaid, Kazushi Konishi, Dilshad Masih, Masafumi Takagaki, Yasuko Terada, Hajime Tanida, and Tomoya Uruga
  • 雑誌名: Inorganica Chimica Acta 361(4) ページ: 1149-1156
  • 査読あり
• [雑誌論文] ナノ粒子構造解析技術の開発 (2008)
  • 著者名/発表者名: 泉康雄
  • 雑誌名: ポリファイル 45(528) ページ: 46-49
  • 査読あり
• [雑誌論文] On-reaction, state-selective vanadium Kb_(5, 2)-selecting XAFS elucidated oxidativedehydrogenation reaction mechanism undervisible light (2008)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Izumi, Kazushi Konishi, and Hideaki Yoshitake
  • 雑誌名: Photon Factory Activity Report 2007 25B ページ: 15
  • 査読あり
• [雑誌論文] Can the photo-catalytic reactivity of semiconductor TiO_2 be predicted based on local site information of Ti K-edge X-ray absorption (2008)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Izumi
  • 雑誌名: Photon Factory Activity Report 2007 25B ページ: 41
  • 査読あり
• [雑誌論文] X-ray Absorption Fine Structure Combined with X-ray Fluorescence Spectroscopy.Monitoring of Vanadium Site in MesoporousTitania Excited under Visible Light by Selective Detection of the Vanadium Kβ_<5,2> Fluorescence (2007)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Izumi, Kazushi Konishi, Diaa Mosbah Obaid, Tomohisa Miyajima, Hideaki Yoshitake
  • 雑誌名: Analytical Chemistry 79(18) ページ: 6933-6940
  • 査読あり
• [雑誌論文] Selective Butanol Synthesis over Rhodium-Molybdenum Catalysts Supported in Ordered Mesoporous Silica (2007)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Izumi, Kazushi Konishi, Masayasu Tsukahara, Diaa Mosbah Obaid, and Ken-ichi Aika
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry C 111(27) ページ: 10073-10081
  • 査読あり
• [雑誌論文] State-sensitive Monitoring of Active andPromoter Sites. Applications to Au/titania and Pt-Sn/silica Catalysts by XAFS Combined with X-ray Fluorescence Spectrometry (2007)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Izumi, Dishad Masih, Jean-Pierre Candy, Hideaki Yoshitake, Yasuko Terada, Hajime Tanida, and Tomoya Uruga
  • 雑誌名: X-Ray Absorption Fine Structure 13th International Conference Vol.882 ページ: 588-590
  • 査読あり
• [雑誌論文] X-ray Absorption Fine Structure Combined with X-ray Fluorescence Spectrometry. Part 18. Tin Site Structure of Pt-Sn Catalyst (2007)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Izumi, Dilshad Masih, Eric Roisin, Jean-Pierre Candy, Hajime Tanida, and Tomoya Uruga
  • 雑誌名: Materials Letters 61(18) ページ: 3833-3836
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photo-oxidation of Ethanol on Mesoporous Vanadium-Titanium Oxide Catalysts and the Relation to Vanadium(IV)and(V)Sites (2007)
  • 著者名/発表者名: Dilshad Masih, Hideaki Yoshitake, and Yasuo Izumi
  • 雑誌名: Applied Catalysis A 325(2) ページ: 276-282
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optimization of an Iron Intercalated Montmorillonite Preparation for the Removal of Arsenic at Low Concentrations (2007)
  • 著者名/発表者名: Dilshad Masih, Yasuo Izumi, Ken-ichi Aika, and Yoshimi Seida
  • 雑誌名: Engineering in Life Sciences 7(1) ページ: 52-60
  • 査読あり
• [雑誌論文] State-sensitive monitoring of vanadium catalyst sites excited under visible light by V Kβ_(5, 2)-selecting XAFS (2007)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Izumi, Kazushi Konishi, Tomohisa Miyajima, and Hideaki Yoshitake
  • 雑誌名: PhotonFactory Activity Report 2006 24B ページ: 25
  • 査読あり
• [雑誌論文] Feasibility of vanadium Kβ_(5, 2)-selecting XAFS for the application to vanadium catalysts excited under visible light (2007)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Izumi, Kazushi Konishi, Tomohisa Miyajima, and Hideaki Yoshitake
  • 雑誌名: Photon Factory Activity Report 2006 24B ページ: 20
  • 査読あり
• [学会発表] 可視光下メソ酸化チタンの酸素還元反応を促進する硫黄ドープ法とそのサイト構造・作用機構 (2009)
  • 著者名/発表者名: 柴田慶之、泉康雄
  • 学会等名: 日本化学会第89春季年会
  • 発表場所: 船橋(2M2-51)
  • 年月日: 2009-03-28
• [学会発表] 高エネルギー分解能蛍光分光により状態選別したXAFS測定 (2009)
  • 著者名/発表者名: 泉康雄
  • 学会等名: PF研究会蛍光XAFS研究の現状と進展
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2009-03-11
• [学会発表] チタンK吸収端XAFSを用いてヘテロドープTiO_2の可視光励起触媒反応性を占えるか? (2008)
  • 著者名/発表者名: 泉康雄、彭淑鴿、柴田慶之
  • 学会等名: 第11回XAFS討論会
  • 発表場所: 姫路
  • 年月日: 2008-08-07
• [学会発表] Development and monitoring of mesoporous titania doped with -vanadium or anions for selective ethanol oxidation under visible light (2008)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Izumi, Kazushi Konishi, Dilshad Masih, Hideaki Yoshitake
  • 学会等名: 14th International Congress on Catalysis, Seoul
  • 年月日: 2008-07-15
• [学会発表] 可視光励起エタノール脱水バナジウム触媒各反応条件でのその場分光観測と触媒作用機構 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小西和司・泉康雄・吉武英昭
  • 学会等名: 日本化学会第88春季年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-03-27
• [学会発表] ナノ環境触媒-構造と機能の魅力 (2008)
  • 著者名/発表者名: 泉康雄
  • 学会等名: 日本化学会関東支部千葉地区主催講演会
  • 発表場所: 千葉
  • 年月日: 2008-02-29
• [学会発表] 可視光励起メソポーラスV-TiO_2触媒を用いたエタノールの光酸化反応機構とその触媒再生の検討 (2007)
  • 著者名/発表者名: 小西和司・泉康雄・吉武英昭
  • 学会等名: 日本化学会第1回関東支部大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2007-09-27
• [学会発表] メソポーラスV-TiO_2光触媒の開発とその場選択分光観測 (2007)
  • 著者名/発表者名: 泉康雄, 小西和司, 吉武英昭
  • 学会等名: 第100回触媒討論会
  • 発表場所: 札幌(49(6))
  • 年月日: 2007-09-17
• [学会発表] Development and Monitoring of Mesoporous Vanadium Catalysts under Visible Light (2007)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Izumi, Kazushi Konishi, Dilshad Masih, Hideaki Yoshitake, Development
  • 学会等名: 3rd International Conference on Environmental Science and Technology, The American Academy of Sciences
  • 発表場所: Houston, Texas
  • 年月日: 2007-08-07
• [学会発表] Selective Spectroscopy to Correlate Local Nano-structure with Nano-catalysis (2007)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Izumi, Kazushi Konishi, Dilshad Masih, Hideaki Yoshitake Tomoya Uruga
  • 学会等名: NanoSMat(International Conference on Surfaces, Coatings and Nanostructured Materials)
  • 発表場所: Alvor, Portugal
  • 年月日: 2007-07-11
• [図書] SPring-8 Research Frontiers 2007 (2008)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Izumi
  • 総ページ数: 142-143
  • 出版者: Why Gold Becomes Active When in Form of Dispersed 3 nm Particles? Reaction Intermediate Detected at Spring-8
• [図書] Proceedings of 3rd International Conference on Environmental International Conference on Environmental Science and Technology Science and Technology (2007)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Izumi, Kazushi Konishi, Dilshad Masih, Hideaki Yoshitake
  • 総ページ数: 419 -425
  • 出版者: Development and Monitoring of Mesoporous Vanadium Catalysts under Visible Light