表面プラズモン共鳴を利用するナノ構造制御した可視光応答型光触媒の開発

利用表面等离子体共振开发纳米结构控制的可见光响应光催化剂

基本信息

批准号：
12F02075
负责人：
山下弘巳
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

昨今のナノテクノロジーの進展は著しく、ナノレベルで精密設計した機能性材料の開発が盛んである。自然環境の保全、再生可能エネルギーの利用、アメニティー居住環境に対するニーズや省エネルギープロセスの開発などへの社会的な関心が高まるにつれ、その重要性も益々高まっている。触媒・光触媒の分野においても、これまで困難とされてきた原子・分子と同サイズのナノレベルの視点で設計された触媒材料の開発が進められている。なかでもナノサイズで規定された骨格・細孔構造とナノ空間を有するゼオライトやメソポーラスシリカなどのナノ多孔性材料を利用した触媒材料の開発が精力的に行われている。ゼオライトやメソポーラスシリカは紫外・可視領域の光をほとんど吸収せず、光化学的に不活性な表面反応場または分子反応容器としても利用できる。本研究では、ナノサイズの細孔に、シングルサイト光触媒として中心金属が均一な構造を有し光応答性を示す金属錯体を内包または固定化した複合材料を合成した。また、ナノ多孔性材料の表面特性が光触媒活性に大きく影響を及ぼす特徴に着目し、各種の化学的手法を駆使して表面特性の任意の設計・制御を行った。具体的には、1) ナノ多孔性材料と吸着剤としてのリン酸カルシウムを複合化した光触媒の環境材料としての応用、2) ナノ細孔内への様々な触媒活性主の導入とその触媒作用、ならびに3) 多孔質材料とマイクロ波照射を利用した銀ナノ粒子触媒の機能・特性、およびナノ多孔性材料の構造・形態制御、表面修飾の影響について検討し、新規な光触媒プロセスを構築した。

纳米技术的最新进展令人瞩目，在纳米水平上精确设计的功能材料的开发正在活跃。随着社会对保护自然环境、使用可再生能源、对舒适生活环境的需求以及节能工艺的发展的兴趣的增加，它们的重要性也日益增加。在催化剂和光催化剂领域，从纳米级角度设计的与原子和分子大小相同的催化剂材料的开发正在取得进展，而这迄今为止一直被认为是困难的。特别地，正在努力开发利用纳米多孔材料例如沸石和介孔二氧化硅的催化剂材料，其具有纳米尺寸的骨架和孔结构以及纳米空间。沸石和介孔二氧化硅在紫外和可见光区域几乎不吸收光，可用作光化学惰性表面反应位点或分子反应容器。在这项研究中，我们合成了一种复合材料，其中具有均匀中心金属结构和光响应性的金属配合物被封装或固定在纳米尺寸的孔中作为单中心光催化剂。此外，我们针对纳米多孔材料的表面性质对光催化活性影响较大的特点，采用各种化学方法任意设计和控制表面性质。具体来说，1）将纳米多孔材料与磷酸钙复合作为吸附剂的光催化剂作为环境材料的应用，2）将各种催化活性剂引入纳米孔及其催化效果，3）我们研究了其功能研究了利用多孔材料和微波辐照的银纳米颗粒催化剂的特性，以及纳米多孔材料的结构/形貌控制和表面修饰的影响，构建了一种新的光催化工艺。