液液界面光触媒反応系の開発

液-液界面光催化反应体系的开发

基本信息

批准号：
13750753
负责人：
池田茂
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

光触媒反応で有機化合物の変換を行なう場合、有機化合物を溶解させた溶媒に光触媒粉末を懸濁させて光を照射するのが通例であるが、有機化合物の多くは水に溶けないので有機溶媒を使う必要がある。申講者は、相溶性のない水と有機化合物の界面に光触媒が配置できれば、有機溶媒を必要としない反応系が構築できると考えた。本研究では、この二相界面に分布する光触媒微粒子の調製およびこれを使った二相系での光触媒反応であるベンゼンの酸化反応を行った。さまざまな酸化チタン粉末を用いて、懸濁反応系での有機化合物の酸化反応をおこなったところ、メルク製、アナタース型の酸化チタンが比較的部分酸化生成物を多く生成したことから、これをモデル光触媒粉末として選択した。一般に、この酸化チタンのような酸化物粒子は表面水酸基が存在するため、親水的な表面をもっており、これらを水と有機化合物の二相系に加えると水相にだけ分散する。このような粉末をオクタデシルトリクロロシラン(ODS)のような長鎖アルキルをもったシリル化剤と反応させると疎水化し、有機相にのみ分数する粒子が得られた。表面を部分的に疎水化するため、このシリル化反応の前に少量の水を酸化チタン粉末に添加した。こうすると、粒子間に存在する水の毛管力によって、粒子が凝集して大きな二次粒子を形成する。この凝集二次粒子をODSの入った有機溶媒に入れると、粒子自体は親水的なので、凝集を保ったまま懸濁し、ODSは凝集粒子の外側とだけ反応するので、その結果、表面の一部分だけが疎水化された親水性、疎水性両方の表面をもつ異方性の酸化チタンが得られ、この粉末は期待どおり異相界面に集合した。調整した修飾酸化チタンの光触媒活性について、水と酸素をつかったベンゼンの光水酸化反応で評価を行ったところ、界面に集合する異方性の酸化チタンあるいはベンゼン相に分散する疎水性の酸化チタンでは、系内を懸濁させず静置系で反応を行うと、選択的にフェノールを生成することがわかった。

当通过光催化反应转化有机化合物时，通常将光催化粉末悬浮在溶剂中，其中有机化合物溶解并用光照射，但是由于大多数有机化合物不会溶解在水中，因此必须使用有机溶剂。学生建议，如果可以将光催化剂放置在不兼容的水和有机化合物之间的界面上，则可以构建不需要有机溶剂的反应系统。在这项研究中，我们制备了分布在此两相界面上的光催化细颗粒，并进行了苯（苯（两相系统中的光催化反应）的氧化反应。当使用各种氧化钛粉来氧化悬浮反应系统中的有机化合物时，氧化钛型氧化钛产生了相对较大的部分氧化产物，并将其选择为模型光催化剂粉。通常，氧化钛等氧化物具有表面羟基，因此具有亲水性表面，当将这些颗粒添加到两相的水系统和有机化合物系统中时，它们仅在水相中分散。这样的粉末与携带长链烷基的硅藻土反应，例如八甲基三氯硅烷（ODS），并且仅在有机相中获得了仅在有机相中分离的颗粒。为了部分疏水表面，在这种硅胶化反应之前，将少量的水添加到氧化钛粉中。这样，颗粒之间存在的水毛细血力会导致颗粒聚集并形成大型二次颗粒。当将这些团聚的二次颗粒放在含有OD的有机溶剂中时，颗粒本身是亲水性的，因此它们在保持团聚的同时被悬浮，并且OD仅与聚集的颗粒的外部反应，从而使氧化钛与氧化钛的氧化钛和氢含量IS水文cortion cortion and portion cortion and portion cortion cortion and portion cortion and portion cortion and portion。如预期的那样，在异载体界面组装。使用水和氧对苯的氧化钛的光催化活性进行了评估，并发现当氧化氧化钛氧化二钛组装在界面或疏水性钛氧化物氧化二氧化钛中时，无需过时的苯基氧化钛的氧化钛时就有选择性地产生。