Development of an additive accelerates the detoxification of aqueous harmful metal ions by TiO2 photocatalyst

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昨年度明らかになったアパタイト型リン酸塩の添加によるTiO2のCr(VI)還元反応に対する光触媒活性向上を踏まえ，本年度はさらにTiO2の光触媒活性を向上させるための検討を行なった。具体的には，光触媒活性向上の要因としてTiO2とアパタイト型リン酸塩間の電子移動が考えられたことから，両者の静電的相互作用による界面増大と効率的な電子移動に基づくより効率的なCr(VI)還元反応を調査した。まず，光触媒活性に対するpHの影響を検討した。アパタイト型リン酸塩あるいはTiO2のゼータ電位とpHの関係から，両者の静電的相互作用が比較的大きいと期待できるpH下で光触媒反応を行なったところ，光触媒活性はむしろ低下した。これはTiO2によるCr(VI)の吸着によりアパタイト型リン酸塩のTiO2表面へのアクセスが阻害されたことによると考えられた。次に，アパタイト型リン酸塩は結晶面により表面電位が異なることが知られていることから，アパタイト型リン酸塩の形態が光触媒活性におよぼす影響を検討した。形態制御したアパタイト型リン酸塩の使用は光触媒活性の向上に有効であり，TiO2との静電的相互作用の増大で説明できた。形態を最適化したアパタイト型リン酸塩を用いた際のTiO2の光触媒活性は貴金属や有害金属元素を用いた従来研究に匹敵し，安価かつ生体適合性の高いアパタイト型リン酸塩を添加する本手法の有用性が確かめられた。