遷移金属元素化合物と二酸化チタン光触媒の連携による機能集積ナノ反応場の創製

通过过渡金属元素化合物与二氧化钛光催化剂的合作创建功能集成的纳米反应场

基本信息

批准号：
15651045
负责人：
横野照尚
金额：
$ 2.37万
依托单位：
Kyushu Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

1.鉄吸着窒素ドープ二酸化チタンの還元処理による触媒活性の向上一般に応用製品として利用されている二酸化チタン光触媒は、紫外光照射下でしか触媒活性を発現しない。しかし、室内などの用途範囲を広げるためには可視光に対する応答性をあげ、触媒活性を発現させることが不可欠である。そこで、窒素ドープ二酸化チタン上に電子アクセプターとして鉄イオンを吸着した後に、還元処理することで、光触媒上の鉄ナノ粒子の粒子径と分散状態をコントロールした。その結果、超高感度可視光応答型の窒素ドープ二酸化チタン光触媒の開発に成功した。この触媒は、現在まで報告されている光触媒の中で最高活性を発現することが明らかになった。2.選択的反応機能を有する二酸化チタン光触媒の開発二酸化チタン粒子は紫外光照射下で、高効率でOHラジカルを発生し、二酸化チタン光触媒表面に吸着したほとんどの有機物を分解してしまう。この特性は反応媒体に存在するすべての物質に酸化力を分散するために目的物質へ投入される酸化力が低下してしまう。また、光照射下で触媒表面は超親水性の傾向を示し、疎水性物質との親和性は急速に低下するため表面濃度の低下を招き、触媒活性の著しい低下をもたらす。このような問題を解決するために炭化水素鎖、炭化フッ素鎖、芳香族、4級アンモニウム誘導体(カチオン性)官能基を有する二酸化チタン粒子表面を修飾し、表面修飾官能基の特性に伴うナノ反応場の構築を検討した。その結果、炭化水素鎖で修飾することで疎水性のアルデヒドに関して分解活性が5倍程度向上した。また、芳香族官能基では、芳香族官能基を有する基質を選択的に分解し、炭化フッ素鎖を有する官能基を導入した光触媒は、炭化フッ素鎖を有する基質を選択的に酸化することが明らかになった。また、カチオン性官能基では、アニオン性を有する基質を選択的に分解した。この様に、二酸化チタン表面に導入する官能基の特性に依存した選択性を発現することに世界で初めて成功した。

1.通过铁吸附氮掺杂二氧化钛的还原处理提高催化活性一般用作应用产品的二氧化钛光催化剂仅在紫外光照射下表现出催化活性。然而，为了扩大室内等应用范围，必须提高对可见光的响应能力并开发催化活性。因此，通过将铁离子作为电子受体吸附在氮掺杂二氧化钛上，然后进行还原处理，可以控制铁纳米粒子在光催化剂上的粒径和分散状态。结果，我们成功开发了具有超高灵敏度和可见光响应的氮掺杂二氧化钛光催化剂。发现该催化剂在迄今为止报道的光催化剂中表现出最高的活性。 2、开发具有选择性反应功能的二氧化钛光催化剂二氧化钛颗粒在紫外光照射下高效产生OH自由基，分解二氧化钛光催化剂表面吸附的大部分有机物质。该特性使得氧化力分布到反应介质中存在的所有物质，从而减少输入到目标物质的氧化力。另外，在光照射下催化剂表面趋于变得超亲水，与疏水性物质的亲和力迅速降低，导致表面浓度下降，催化活性显着下降。为了解决这些问题，我们用烃链、碳化氟链、芳香族和季铵衍生物（阳离子）官能团对二氧化钛颗粒的表面进行改性，并开发了与表面改性官能团特性相关的纳米反应。我们考虑建造一个场地。结果，通过烃链修饰，疏水性醛的分解活性提高了约5倍。还清楚的是，芳香族官能团选择性地分解具有芳香族官能团的基材，并且具有含有碳化氟链的官能团的光催化剂选择性地氧化具有碳化氟链的基材。此外，阳离子官能团选择性地分解阴离子底物。通过这种方式，我们在世界上首次成功地开发了取决于引入到二氧化钛表面的官能团特性的选择性。

项目成果

期刊论文数量（54）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Development of Visible-Light Active TiO_2 Photocatalysts And Amphiphilic TiO_2 Particles

可见光活性TiO_2光催化剂及两亲性TiO_2颗粒的研制

DOI：
发表时间：
期刊：
Journal of the Electrochemical Society (印刷中)
影响因子：
0
作者：
横野照尚;坪田敏樹他
通讯作者：
坪田敏樹他

横野照尚, 秋吉美也子他: "Preparation of S-doped TiO_2 photocatalysts and their photocatalytic activities under visible light"Applied Catalysis A : General. (印刷中).

Terunao Yokono、Miyako Akiyoshi 等人：“S 掺杂 TiO_2 光催化剂的制备及其在可见光下的光催化活性”应用催化 A：概述（出版中）。

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

化学工業

化学工业

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
影响因子：
0
作者：
Onoda Akira;Arai Nozomi;Shimazu Naoto;Yamamoto H.Yamamura Takeshi;竹下寛他;横野照尚他;高原美子他;Revathi Bacsa et al.;Kristof Demeestere et al.;横野照尚他;横野照尚他;横野照尚他;倉久稔他;横野照尚他;横野照尚他;横野照尚他;横野照尚
通讯作者：
横野照尚

Study on photogenerated charge carriers dynamics in sulfur-doped titanium dioxide by transient IR absorption

瞬态红外吸收研究硫掺杂二氧化钛光生载流子动力学

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
J.photochem.Photobiol B.Chemistry 117
影响因子：
0
作者：
Onoda Akira;Arai Nozomi;Shimazu Naoto;Yamamoto H.Yamamura Takeshi;竹下寛他
通讯作者：
竹下寛他

Preparation of S-doped TiO_2 and its sensitization

S掺杂TiO_2的制备及其敏化

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Electrochemistry 73
影响因子：
0
作者：
Onoda Akira;Arai Nozomi;Shimazu Naoto;Yamamoto H.Yamamura Takeshi;竹下寛他;横野照尚他;高原美子他;Revathi Bacsa et al.;Kristof Demeestere et al.;横野照尚他;横野照尚他;横野照尚他
通讯作者：
横野照尚他