磁性微粒子を包接した汚水処理用TiO_2光触媒の開発

用于处理含磁性细颗粒废水的TiO_2光催化剂的研制

• 批准号: 11875172
• 负责人: 多湖 輝興
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11875172/
• 关键词: 包接微粒子; 磁性材料; フェライト; チタニア; 光触媒; マイクロエマルション

本研究では、マイクロエマルション中で調製した磁性物質とTiO_2微粒子を複合化することにより、磁力によって回収が可能となるTiO_2触媒の開発を目的とした。本年度は、磁力特性の向上と高い光分解活性を持つアナターゼ型のTiO_2の合成、およびその固定化について検討した。TiO_2によって磁性物質を直接包接することを試みたが、TiO_2は非常に凝集しやすいため、これは困難であった。そこで、まず油中水滴型マイクロエマルション溶液中でFe、Co系フェライト(Fe_3O_4、CoFe_2O_4)磁性微粒子がシリカ(SiO_2)によって被覆された包接微粒子を合成し、この磁性包接微粒子にTiO_2を固定化することを試みた。磁性物質原料塩の供給方法を変えることにより、Fe_3O_4粒子径を約5nm〜15nmの範囲で制御することができた。さらに、Fe_3O_4微粒子の表面をCoFe_2O_4で修飾することにより、磁力特性が飛躍的に向上した。磁性包接微粒子が分散した溶液にTiO_2の原料となるアルコキシド(チタニウムテトラブトキシド、TTB)を添加し、TTBの加水分解反応を進行させた。その結果、TiO_2が磁性包接微粒子に固定化された複合微粒子を調製することができた。得られた試料を350℃→400℃→450℃と段階的に焼成することにより、結晶粒子径が約5nmのアナターゼ型のTiO_2を調製することができた。モデル反応として酢酸の光分解をとりあげ、TiO_2の光分解活性を評価したところ、反応活性はTiO_2担持量に比例した。またTiO_21gあたりの活性は市販の高活性TiO_2よりも大きいものであった。

这项研究旨在开发TIO_2催化剂，该催化剂可以通过将在微乳液中制备的磁性材料与TiO_2细颗粒相结合，可以通过磁力回收。今年，我们研究了抗磁性型TIO_2的合成，该糖型TIO_2改善了磁性和高光解活性及其固定化。我们试图将磁性材料直接用TiO_2包装，但这很困难，因为TIO_2非常容易集结。因此，首先合成了掺入细颗粒，其中将Fe和CO的铁氧体（Fe_3O_4，COFE_2O_4）磁性颗粒与二氧化硅（SIO_2）涂在含水中的水上微乳液溶液中，并且将TIO_2涂在磁性颗粒上。通过更改提供磁性材料生盐的方法，可以在约5 nm至15 nm的范围内控制Fe_3O_4颗粒直径。此外，通过使用COFE_2O_4修改Fe_3O_4细颗粒的表面，磁性特性得到了显着改善。在分散磁性包含细颗粒的溶液中，将用作TIO_2的原料的烷氧化物（四氧化钛，TTB）被添加到溶液中，并进行了TTB的水解反应。结果，可以制备将TIO_2固定在磁性含量细颗粒上的复合细颗粒。通过在350°C的阶段钙化所获得的样品，至400°C至450°C，制备了晶体粒径约为5 nm的Aratase型TIO_2。将乙酸的光解作为模型反应，当评估TIO_2的光解活性时，反应活性与支持的TIO_2的量成正比。此外，TIO_2每21G的活性大于高度活跃的商业TIO_2的活性。

项目成果

T.Tago,T.Sashida,Y.Syoji,M.Kishida and K.Wakabayashi: "A New Preparation Method for Active Carbon-Supported TiO_2 Catalyst"Proc.the 4^<th> International Conference on ECOMATERIALS. November. 33-36 (1999)

T.Tago、T.Sashida、Y.Syoji、M.Kishida 和 K.Wakabayashi：“一种活性炭负载 TiO_2 催化剂的新制备方法”，第四届国际生态材料会议论文集。

T.Tago,T.Hatsuta,R.Nagase,N.Kishida and K.Wakabayashi: "Synthesis of Silica-Coated Cobalt Ferrite Nanoparticles Using Water-in-Oil Microemulsion"Transactions Materials Research Society of Japan,in press.

T.Tago、T.Hatsuta、R.Nagase、N.Kishida 和 K.Wakabayashi：“利用油包水微乳液合成二氧化硅包覆的钴铁氧体纳米粒子”，日本材料研究会汇刊，出版中。