ナノ多孔体一酸化チタン複合体によるチューナブル分子選択光触媒の開発

使用纳米多孔一氧化钛复合材料开发可调分子选择性光催化剂

• 批准号: 17029043
• 负责人: 犬丸 啓
• 金额: $ 2.56万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17029043/
• 关键词: 環境浄化; ナノテクノロジー; 光触媒; ナノ構造; メソ多孔体; 分子認識; 分子選択性

環境浄化において,分子選択的な除去機能の設計は重要な課題である。高濃度の共存物質により除去機能を飽和させることなく目的分子を極低濃度まで除去するには,高い分子選択性の実現が必要である.我々は,メソポーラスシリカ(細孔直径2.7nm)に,酸化チタン微粒子(P-25,直径約30nm)を直接組み込んだナノ複合体の合成に成功し,この複合体が水中ノニルフェノールに対して分子選択的かつ高い光触媒作用を発現することを見出た。本研究では,このナノ複合体の分子選択性の発現機構をより詳細に調べるとともに,細孔径の精密制御やナノ構造制御による分子選択性のチューニングおよび活性向上を図ることを目的とした。まず,分子選択性のチューニングを目的として,複合体の細孔径制御を行った.各触媒の分解初速度と分子選択性を示した.TiO_2とMPSを機械的に混合した触媒は分子選択性が全くない.複合体触媒では機械混合に比べてNonylphenolとHeptylphenolの分解速度が増大しPropylphenolとPhenolの速度が低下した.これは,触媒投下時の吸着挙動を考慮すると,NonylphenolとHeptylphenolはナノ空間に濃縮吸着されやすく,それにより複合体触媒ではTiO_2表面近傍のナノ空間にはNonylphenolやHeptylphenolが分子選択的に濃縮されるため分子選択的な分解が促進されると考えられる.複合体合成の原料として,表面をオクタデシル基で修飾したTiO_2(P-25)を用いた触媒では,分子選択性がさらに向上し,NonylphenolとHeptylphenolの分解速度が2.5倍以上に加速した.SEM,TEM観察では,TiO_2粒子が,完全に内部に埋め込まれていた.つまり,合成時に表面有機修飾した微粒子を用いることにより,より完全に複合化させることが可能となり,分子選択性が大幅に向上した.

设计分子选择性去除功能是环境净化中的一个重要问题。为了将目标分子去除到极低的浓度而不使高浓度共存物质的去除功能饱和，需要实现高分子选择性，我们成功合成了直接掺入氧化钛细颗粒的纳米复合材料（P-25，直径约30 nm），并发现该复合材料对水中的壬基酚表现出分子选择性和高光催化活性。在本研究中，我们旨在更详细地研究这种纳米复合材料的分子选择性表达机制，并通过精确控制孔径和纳米结构来调整分子选择性并提高活性。首先，控制复合材料的孔径以调节分子选择性。每种催化剂的初始分解速率和分子选择性完全不同，而复合催化剂中壬基苯酚和庚基苯酚的量低于。用机械搅拌。分解速率增加，而丙基苯酚和苯酚的速率下降，这是因为，考虑到催化剂掉落时的吸附行为，壬基苯酚和庚基苯酚倾向于在纳米空间中浓缩和吸附，因此，在复合催化剂中， TiO_2表面附近的纳米空间 非空间据认为，由于基苯酚和庚基苯酚以分子选择性方式浓缩，分子选择性进一步提高，壬基苯酚和庚基苯酚被促进。庚基苯酚的分解速度加快了2.5倍以上，SEM和TEM观察表明TiO_2颗粒完全嵌入内部，也就是说，通过在合成过程中使用表面经过有机修饰的细颗粒，复合材料形成得更加完整。这大大提高了分子选择性。

项目成果

Organic-inorganic cooperative nanocatalysts based on mesoporous materials

基于介孔材料的有机-无机协同纳米催化剂

• 期刊: Science and Technology in Catalysis 2006 (Proc. 5^<th> Tokyo Conference on Advanced Catalytic Science and Technology) (印刷中)
• 作者: M.Obata;N.Araki;M.Nakai;M.Gottschaldt;Y.Mikata;Y.Mikata;M.Nakai;T.Storr;T.Storr;T.Storr;S.Hirohara;Y.Mikata;谷原正夫;Kei Inumaru;Kei Inumaru
• 通讯作者: Kei Inumaru