イオン工学的技法を利用する酸化チタン光触媒-活性炭素繊維の創製と環境浄化への応用

利用离子工程技术制备氧化钛光触媒活性碳纤维及其在环境净化中的应用

基本信息

批准号：
11124236
负责人：
山下弘巳
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Osaka Prefecture University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

近年、光触媒反応の環境浄化への応用研究が盛んである。実環境中に存在する有害汚染物質は極めて希薄であることが多く、効率よく光触媒反応を行うためには、活性炭のような対象物質を吸着し濃縮する機能と光触媒作用を組み合わせることが望ましい。本研究では、比較的低温で酸素雰囲気下での蒸着が可能なクラスターイオンビーム(ICB)法を駆使して、酸化チタン光触媒を活性炭素繊維の表面上に構築することを試みた。さらに、調製した酸化チタン光触媒/活性炭素繊維系を用いて、水中や空気中に希薄に存在するの有機化合物や有機ハロゲン化物の酸化分解反応について光触媒活性の評価を行った。ICB法を利用することで、活性炭素繊維の機能性を損なうことなく酸化チタンの構築が可能である。この酸化チタン種は高い結晶性を有し、クラスターが島状に集合した状態で活性炭のミクロ構造を損なうことなく表面に担持される。水中に希薄に存在するアルコールの液相光触媒酸化分解反応などの結果から、反応物質がまず吸着剤の活性炭に吸着され、続いて表面拡散により酸化チタン上に移動することで効率良く光触媒分解されることが示され、活性炭の吸着濃縮作用が光触媒反応活性に好影響を及ぼすことを見出した。活性炭の吸着能を損なわないイオンビーム法を駆使する新しい光触媒-活性炭系の創製により、ダイオキシンや環境ホルモンなどの3次元空間に希薄に存在する汚染物質を対象とした環境浄化において、実用に適した高活性な光触媒系の設計が可能であることが明らかになった。

近年来，光催化反应应用于环境净化的研究十分活跃。现实环境中存在的有害污染物往往被极度稀释，为了有效地进行光催化反应，需要将光催化作用与活性炭吸附和浓缩目标物质的能力结合起来。在这项研究中，我们尝试充分利用簇离子束（ICB）方法在活性碳纤维表面构建氧化钛光催化剂，该方法允许在相对较低的温度和氧气气氛中沉积。此外，利用所制备的二氧化钛光催化剂/活性碳纤维体系，我们评估了稀存在于水和空气中的有机化合物和有机卤化物的氧化分解反应的光催化活性。通过使用ICB方法，可以在不损害活性碳纤维功能的情况下构建二氧化钛。该氧化钛物质具有高结晶度，并且以团簇组装成岛状的状态负载在活性炭的表面上，而不破坏活性炭的微观结构。稀释在水中的醇的液相光催化氧化分解反应的结果表明，反应物首先吸附到吸附剂活性炭上，然后通过表面扩散转移到二氧化钛上，从而实现高效的光催化分解。活性炭的吸附浓缩作用对光催化反应活性有积极的影响。通过创建一种新的光触媒-活性炭系统，充分利用离子束法，不损害活性炭的吸附能力，我们发现它适合实际用于针对三原色中稀疏存在的污染物的环境净化。很明显，设计高活性光催化系统是可能的。