光触媒反応で生成する短寿命中間化学種のボルタンメトリー測定

光催化反应中产生的短寿命中间化学物质的伏安测量

基本信息

批准号：
15033262
负责人：
市村彰男
金额：
$ 2.62万
依托单位：
Osaka City 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：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

活性酸素種の精確でより簡単な分別定量法は、生態関連科学や光触媒分野において待望されている。しかしながら過酸化水素以外の活性酸素種は中性水溶液中でさえ、寿命がきわめて短く、しかも活性種同士の反応や相互生成の問題もあり低濃度の分別定量は容易ではない。そのために新たな手法や原理に基づいた検出方法の確立が強く望まれている。ここでは、活性酸素種の中でも比較的寿命の長いスーパーオキシドイオンを過酸化水素および酸素存在下での水溶液中の電気化学分析法を開発し、酸化チタン光触媒の光励起初期反応過程で発生する微量の酢スーパーオキシドイオンの定量法へと応用した。グラシーカーボン電極を用い、設定電位0Vでスーパーオキシドイオンの電流応答の測定を行なったところ、得られた酸化電流は、他の活性種の妨害を受けずにスーパーオキシドイオンの濃度を決定するのに有効であることが確認できた。同様の方法で、酸化チタン懸濁溶液に光を照射したところ、酸化電流の増加が見られ、正孔捕獲剤である2-プロパノールを添加すると酸化電流がさらに増加した。この電気化学的手法が酸化チタン光触媒から生成した微量のスーパーオキシドイオンの定量に対し有効であることを見出した。また光照射を停止した後の酸化電流の減少曲線を解析することによって求めたスーパーオキシドイオンの不均化反応の二次反応速度定数を求めることができた。次に酸化チタン光触媒により発生する光照射時のスーパーオキシドイオンの定常濃度を求めた。市販の酸化チタンの種類により生成濃度は大きく依存する結果が得られた。2-プロパノールの添加によりすべてのTiO2種の中で、P25に2-プロノールを添加したときの02-の定常状態濃度が最も大きく、4.7μMの値が得られた。これは一般的に言われているP25の光触媒活性の高さと一致する傾向となった。

在生态科学和光催化剂领域，高度预期量化和量化活性氧的精确，更简单的方法。但是，即使在中性水溶液中，过氧化氢以外的活性氧种类的寿命极短，并且由于反应和活性物种之间相互形成的问题，在低浓度下分离和量化并不容易。因此，人们强烈希望建立基于新方法和原理的检测方法。在这里，我们开发了一种电化学分析方法，用于在存在过氧化氢和氧的情况下在水溶液中使用具有相对较长寿命的超氧化离子在水溶液中，并应用于定量方法，以确定在最初的光含量氧化钛氧化钛剂光质量剂量的含量的醋中生成的醋超氧化物离子的痕量。当使用以0 V的固定电势测量超氧化物离子的当前响应时，已确认所获得的氧化电流有效地确定超氧化物离子的浓度而不会干扰其他活性物种。当氧化钛悬浮液以相同的方式辐射时，观察到氧化电流的增加，并添加2-丙醇（孔捕获剂）进一步增加了氧化电流。发现这种电化学技术可有效地定量确定从氧化钛光催化剂产生的痕量的超氧化物离子。此外，通过分析停止光照射后氧化电流的还原曲线，获得了超氧化物离子的二阶反应速率常数。接下来，确定了光照射后氧化钛光催化剂产生的超氧化物离子的稳态浓度。生产浓度高度依赖于氧化钛的类型。当将2-丙醇添加到P25中时，2-丙醇的添加最高的稳态浓度为02-，导致值为4.7μm。这倾向于与P25的普通高光催化活性相吻合。