量子サイズの固定化金属酸化物上での高効率な光触媒反応とそのダイナミクス

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03650659
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 安保 正一 大阪府立大学, 工学部, 教授 (70094498)
• Keywords: 光触媒反応 / 固定化触媒 / 酸化チタン / メタノ-ル合成 / 量子化サイズ効果 / 人工光合成 / 酸化バナジウム / NOx分解

Research Abstract

光触媒を環境調和型触媒として実用化を目指す上で、触媒の励起状態とそのダイナミックスを明らかにし、光触媒反応の機構を分子レベルで解明することが重要である。本研究課題では、触媒のトップ表面のモデルと考えられ、また、反応に対し量子化サイズ効果が期待できる量子サイズおよびクラスタ-サイズの固定化金属酸化物触媒を調製し、その上での高効率な光触媒反応の探索とそれら光触媒反応のダイナミックスに関して研究した。
量子サイズの固定化酸字バナジウム触媒を調製しその励起状態の反応性に関して、酸化物のホトルミネッセンスをプロ-ブとしそのダイナミックスを研究した。量子サイズの固定化酸化バナジウム触媒の高い光触媒活性は(V^<4+>ーO^-)の電荷移動型の励起三重項が高い反応性を有することに関連することを解明した。量子サイズの固定化酸化チタン触媒を光触媒とする常温での二酸化炭素と水の反応において、メタン、メタノ-ル、および一般化炭素が生成できることを初めて見いだした。このことは、量子サイズの固定化酸化チタン触媒を光触媒として人工光合成型の反応が進行することを明かにし、量子サイズの固定化触媒の有用性を示した。
量子サイズのゼオライト固定化銅イオン(Cu^<2+>)触媒をイオン交換法で調製し、これを高温度で真空排気するとCu^<2+>の銅イオンがCu^+の銅イオンの還元されることをESRとホトルミネッセンス法で明らかにした。また、これら量子サイズのゼオライト固定化銅イオン(Cu^+)を光触媒として、NOxの窒素と酸素への直接分解反応が光触媒反応として常温で進行することを見いだし反応機構の解明を進めている。常温でのNOx分解反応に関する研究成果は新聞紙上でも取り上げられた。
以上、本研究では、当初の研究目標が達成でき充分な研究成果を上げることができた。

Research Products

• [Publications] M.Anpo,T.Nomura,T.Kitao,E.Giamello,M.Che,M.A.Fox: "Approach to DeーNOxーing photocatalysis.Photocatalytic Decomposition of ND on Cu^+/SiO_2 Catalyst Prepared via Ionーexchange Method" Chem.Lett.889-892 (1991)
• [Publications] M.Anpo,K.Chiba,M.Tomonari,S.Coluccia,M.Che,M.A.Fox: "Photocatalysis on Native and PlatinumーLoaded TiO_2 and ZnO CatalystsーOrigin of Different Reactivities on Wet and Dry Metal Oxidesー" Bull.Chem.Soc.Jpn.64. 543-551 (1991)
• [Publications] C.Louis,M.Che,M.Anpo: "Activation and Properties of Mo=0 Bonds in Mo/SiO_2" Res.Chem.Intermedi.15. 81-98 (1991)
• [Publications] M.Anpo,T.Nomura.T.Kitao,E.Giamello,D.Murphy,M.Che,M.A.Fox: "Approach to DeーNOxーing Photocatalysis.II.Excited State of Copper Ions Supported on Silica and Photocatalytic Activity for NO Decomposition" Res.Chem.Intermedi.15. 225-237 (1991)
• [Publications] H.H.Patterson,J.Cheng,S.Despres,M.Sunamoto,M.Anpo: "Relationship between the Geometry of the Excited State of Vanadium Oxides Anchored onto SiO_2 and Their Photoreactivity toward CO Molecules" J.Phys.Chem.95. 8813-8818 (1991)
• [Publications] M.Anpo: "Excited States and Their Reactivities of Wellーdefined Anchored Catalysts" Proc.10th Intern.Conf.Catal.36-37 (1991)
• [Publications] M.Anpo: "Photocatalytic Reactivities of Anchored Vanadium Oxide Prepared via PhotoーCVD" Proc.Imag.Sci.Technol.Symp.Electro.Ion.Propert.279-285 (1991)
• [Publications] M.Anpo,Y.Shioya,T.Nomura,E.Giamello,S.Perathoner,G.Centi,M.Che: "Characteristics of Copper Ions Anchored onto Zeolites and Silica and Their Rolesin DeーNOxーing Photocatalysis and Catalysis" Proc.1st AngloーJapanese Symp.Catal. 102-103 (1991)
• [Publications] 安保 正一,野村 幸生,E.Giamello: "イオン交換法担持銅イオンの励起状態とNO裂触媒分解活性" 触媒. 33. 83-86 (1991)
• [Publications] 安保 正一,千葉 勝一: "固体光触媒の新しい動向 I.ー微粒子酸化チタン上での光触媒反応の機構と量子サイズ効果ー" 表面. 29. 156-169 (1991)
• [Publications] 安保 正一,野村 幸生: "固体光触媒の新しい動向 II.ー分子サイズの固定化担持触媒上での光触媒反応と光誘起反応ー" 表面. 30. 253-267 (1991)
• [Publications] 安保 正一: "高分散担持触媒上での光触媒反応と光誘起反応ー分子レベルでの反応機構ー" 触媒. 33. 221-229 (1991)
• [Publications] 安保 正一: "光触媒の基礎と応用ーレ-ザ-利用の可能性はー" レ-ザ-技術研究会類. 59. 28-35 (1991)
• [Publications] 安保 正一: "分子サイズの高分散担持光触媒ー分子レベルの光触媒反応機構ー" 光化学. 15. 17-23 (1991)
• [Publications] M.Anpo: "「Photochemical Conversion and Storage of Solar Energy」" Kluwer Academic Publishers, 660 (1991)
• [Publications] 安保 正一: "季刊化学総説「表面励起プロセスの化学」" 日本化学会編、学会出版センタ-, 184 (1991)