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

添加剂的开发加速TiO2光催化剂对水中有害金属离子的解毒

• 批准号: 21K14660
• 负责人: 齊藤 寛治
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Akita University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14660/
• 关键词: 6価クロム還元; TiO2光触媒; 無機添加剤; 静電的相互作用; 光触媒; 水質浄化; 静電的凝集; 粒子間電子移動; 酸化チタン; 凝集体形成; 粒子間電荷移動

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。

Last year, the photocatalytic activity of TiO2 and Cr(VI) was increased due to the addition of TiO2 and Cr(VI). This year, the photocatalytic activity of TiO2 was increased due to the addition of Cr (VI). Specifically, the increase in photocatalytic activity is mainly due to the electron movement between TiO2 and Cr(VI)-based catalysts, which is investigated in terms of the electrostatic interaction between TiO2 and Cr(VI)-based catalysts. The effect of pH on photocatalytic activity was investigated. The relationship between TiO2 potential and pH is different, and the electrostatic interaction of TiO2 is different. The absorption of Cr(VI) on TiO2 surface was investigated. Second, the influence of the morphology of the photocatalyst on the photocatalytic activity of the photocatalyst is discussed. The use of TiO2 as a photocatalyst is an explanation of the increase in the electrostatic interaction of TiO2. The photocatalytic activity of TiO2 is optimized for the use of noble metals and harmful metal elements, and the usefulness of this method is confirmed by the high suitability of organic compounds.

项目成果

静電的相互作用によるTiO2/ハイドロキシアパタイト凝集体の形成

通过静电相互作用形成 TiO2/羟基磷灰石聚集体

• 发表时间: 2021
• 作者: 齊藤寛治，鎌田真実，梁瀬光妙，小野寺正宗;小笠原正剛，加藤純雄
• 通讯作者: 小笠原正剛，加藤純雄

Lepidocrocite-Type Layered Titanate Nanoparticles as Photocatalysts for H2 Production

• DOI: 10.1021/acsanm.2c01353
• 发表时间: 2022-06
• 期刊: ACS Applied Nano Materials
• 影响因子: 5.9
• 作者: Kanji Saito;Kodai Inaguma;M. Ogawa;Phạm Thị Thu Hà;Hayato Akiyama;Shuhei Yamaguchi;Hiroyuki Minokoshi;Masataka Ogasawara;Sumio Kato