マイクロデバイスにおける効果的な光触媒の固定と実験システムの構築

細管中に光触媒を様々な形態で固定し、これをマイクロリアクターとした低コスト小型計測システムの作製を行った。以下の研究は特殊な装置、有害物質を使用しないよう心がけた。細管中の光触媒は酸化チタンゾル(酢酸ゾル・ゲル)やゲルを用い、その表面積の増大に微小ビーズや熱線による塗り重ねをし、単純コーティングと比較して飛躍的に反応性が高まった。コストパフォーマンスは熱線による手法(スチロールカッターを流用する)が優れており、簡単に固定できた。色素溶液は、注射器ピストン自重(または加重)による送液で、送液はじめが加圧状態であるため流速の安定のためには、細管の廃液チューブにコックを置き、その開閉度で流速を決定した。紫外線供給のためのLEDは375nm、1mW程度で充分作用し、電池またはACアダプタを使った。実際の色変化はメチレンブルーの水やアルコール溶液・添加剤(犠牲剤)として糖を加えその反応(色変化)を10～30秒程度でパソコン画面上にリアルタイムに見ることができる。設定した時間に撮影して、紫外線の強度、色素、アルコールおよび糖の濃度依存性も精度良く確認できた。廃液も紙などに取り込めるため実質廃液0で使用できる。実験精度はカメラ性能に依存するが、安価なwebカメラでも実験できる。またデジタルデータの取得は、小さく画素を切り取った上で、輝度、RGB、HSLなどをフリーソフト等を使って算出した。以上は、誰でも簡単に構築でき、光触媒反応を個人で、または大きく映し出して多くの人が同時に観察できる、教材としても有用なものが完成した。

細管中に光触媒を様々な形態で固定し、これをマイクロリアクターとした低コスト小型計測システムの作製を行った。以下の研究は特殊な装置、有害物質を使用しないよう心がけた。細管中の光触媒は酸化チタンゾル(酢酸ゾル・ゲル)やゲルを用い、その表面積の増大に微小ビーズや熱線による塗り重ねをし、単純コーティングと比較して飛躍的に反応性が高まった。コストパフォーマンスは熱線による手法(スチロールカッターを流用する)が優れており、簡単に固定できた。色素溶液は、注射器ピストン自重(または加重)による送液で、送液はじめが加圧状態であるため流速の安定のためには、細管の廃液チューブにコックを置き、その開閉度で流速を決定した。紫外線供給のためのLEDは375nm、1mW程度で充分作用し、電池またはACアダプタを使った。実際の色変化はメチレンブルーの水やアルコール溶液・添加剤(犠牲剤)として糖を加えその反応(色変化)を10～30秒程度でパソコン画面上にリアルタイムに見ることができる。設定した時間に撮影して、紫外線の強度、色素、アルコールおよび糖の濃度依存性も精度良く確認できた。廃液も紙などに取り込めるため実質廃液0で使用できる。実験精度はカメラ性能に依存するが、安価なwebカメラでも実験できる。またデジタルデータの取得は、小さく画素を切り取った上で、輝度、RGB、HSLなどをフリーソフト等を使って算出した。以上は、誰でも簡単に構築でき、光触媒反応を個人で、または大きく映し出して多くの人が同時に観察できる、教材としても有用なものが完成した。