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広い波長域に対して透明であるメソポーラスシリカに、常識では考えられない光触媒機能のあることを見出した。新しい光・化学エネルギー変換材料となるため注目されている。この発現メカニズムを解明するとともに、揮発性有機化合物(VOC)の分解や、エタンおよびメタンから部分酸化によりアルコールを合成する光触媒としての応用を検討している。
本年度は、メソポーラスシリカの光触媒機能の発現メカニズムの解明を目的として、メソポーラスシリカの規則性が光触媒機能の発現にどのように関与するかを明らかにするため、メソ孔の細孔径のあるシリカの3次元規則性の有無、メソポーラスシリカ骨格中へのチタンやアルミ金属元素の添加の有無、レーザー照射の有無、オゾン暴露の有無が、VOCに対する光触媒機能に与える影響を検討した。
メソポーラスシリカの光触媒機能は、3次元規則構造のないシリカゲルにも認められ、メソポーラス構造が光触媒機能の原因ではなく、規則構造のない多孔質シリカでも光触媒機能を発揮することが分かった。また、アルミの導入は触媒活性の低下を招き、チタンを添加した場合、高活性化が認められた。活性の低減や高活性化する元素の存在が示唆される。レーザーを照射すると光触媒活性はアルミの添加・無添加で差異はないが、チタンを添加した場合、レーザー照射でさらに高まることが分かった。さらに試料は黒色化し、可視光応答性も付与できる事がわかった。
VOCの分解装置への応用を考えた場合、メソポーラスシリカの持つ光触媒機能だけでは活性は弱く分解速度も遅い。ベンゼンの分解には不適である。また、メソポーラスシリカにオゾンを暴露した場合、ベンゼンは分解できるがアルデヒド類は分解されない。メソポーラスシリカにチタンを導入し、レーザー照射などにより酸素欠陥を導入するなど、各種要素を組み合わせることにより、新しい分解システムを構築することができる。
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