Development of an additive accelerates the detoxification of aqueous harmful metal ions by TiO2 photocatalyst

添加剂的开发加速TiO2光催化剂对水中有害金属离子的解毒

基本信息

批准号：
21K14660
负责人：
齊藤寛治
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Akita University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度明らかになったアパタイト型リン酸塩の添加によるTiO2のCr(VI)還元反応に対する光触媒活性向上を踏まえ，本年度はさらにTiO2の光触媒活性を向上させるための検討を行なった。具体的には，光触媒活性向上の要因としてTiO2とアパタイト型リン酸塩間の電子移動が考えられたことから，両者の静電的相互作用による界面増大と効率的な電子移動に基づくより効率的なCr(VI)還元反応を調査した。まず，光触媒活性に対するpHの影響を検討した。アパタイト型リン酸塩あるいはTiO2のゼータ電位とpHの関係から，両者の静電的相互作用が比較的大きいと期待できるpH下で光触媒反応を行なったところ，光触媒活性はむしろ低下した。これはTiO2によるCr(VI)の吸着によりアパタイト型リン酸塩のTiO2表面へのアクセスが阻害されたことによると考えられた。次に，アパタイト型リン酸塩は結晶面により表面電位が異なることが知られていることから，アパタイト型リン酸塩の形態が光触媒活性におよぼす影響を検討した。形態制御したアパタイト型リン酸塩の使用は光触媒活性の向上に有効であり，TiO2との静電的相互作用の増大で説明できた。形態を最適化したアパタイト型リン酸塩を用いた際のTiO2の光触媒活性は貴金属や有害金属元素を用いた従来研究に匹敵し，安価かつ生体適合性の高いアパタイト型リン酸塩を添加する本手法の有用性が確かめられた。

鉴于TiO2在TIO2的CR（VI）还原反应中的光催化活性的改善，这是去年揭示的，今年我们进一步研究了TIO2的光催化活性。具体而言，由于TiO2和磷灰石型磷酸盐之间的电子转移被认为是改善光催化活性的一个因素，因此我们根据两者之间的静电相互作用和有效的电子转移研究了基于界面增加的界面增加的效率CR（VI）还原反应。首先，研究了pH对光催化活性的影响。由于在pH下进行光催化反应在pH下进行光催化反应时，预计两者之间的静电相互作用相对较高时，光催化活性实际上降低了。这被认为是由于TIO2抑制进入磷灰石型磷酸盐的TIO2表面的吸附（VI）。接下来，由于众所周知，磷灰石磷酸盐的表面电势取决于晶体表面，因此研究了磷灰石磷酸盐形态对光催化活性的影响。形态控制的磷灰石型磷酸盐的使用有效改善光催化活性，可以通过与TIO2的静电相互作用增加来解释。当使用具有优化形态的磷酸磷酸磷酸磷酸盐时，TIO2的光催化活性与先前使用高贵和有害金属元素的研究相当，并且已证实了这种添加磷灰石型磷酸磷酸盐型的有用性，该方法是廉价且高度生物相容性的。

项目成果

期刊论文数量（2）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

静電的相互作用によるTiO2/ハイドロキシアパタイト凝集体の形成

通过静电相互作用形成 TiO2/羟基磷灰石聚集体

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
齊藤寛治，鎌田真実，梁瀬光妙，小野寺正宗;小笠原正剛，加藤純雄
通讯作者：
小笠原正剛，加藤純雄

Lepidocrocite-Type Layered Titanate Nanoparticles as Photocatalysts for H2 Production

DOI：
10.1021/acsanm.2c01353
发表时间：
2022-06
期刊：
ACS Applied Nano Materials
影响因子：
5.9
作者：
Kanji Saito;Kodai Inaguma;M. Ogawa;Phạm Thị Thu Hà;Hayato Akiyama;Shuhei Yamaguchi;Hiroyuki Minokoshi;Masataka Ogasawara;Sumio Kato
通讯作者：
Kanji Saito;Kodai Inaguma;M. Ogawa;Phạm Thị Thu Hà;Hayato Akiyama;Shuhei Yamaguchi;Hiroyuki Minokoshi;Masataka Ogasawara;Sumio Kato