半導体含有ゼオライトの作製とその光触媒特性の評価

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酸化チタンは強い酸化力を持つ光触媒であり、それを利用した防汚・抗菌が注目を集めている。形状選択性を有する光触媒が作製できれば、光触媒を利用した有機合成などの新たな応用が期待できる。そこで、形状選択性を有するゼオライトの光触媒特性を検討した。ゼオライトは分子サイズの細孔をもつアルミノケイ酸塩結晶である。本研究では、その骨格を構成するケイ素の一部がチタンに置換したTS-1ゼオライトについて検討した。その結果、TS-1の細孔より小さいモノエタノールアミンは近紫外光により光分解した。TS-1は遠紫外光しか吸収しないが、それより長波長の光で分解が進行した。これは反応物のTi原子への吸着が寄与していると分かった。一方、細孔より大きなトリエタノールアミンの分解は光照射により促進されることはなかった。よって、TS-1は形状選択性を有する光触媒となることが分かった。また、ゼオライトを細孔が膜の表から裏まで貫通する形態の膜とした場合、光を利用した形状選択性メンブランリアクターとしての応用が可能となる。そこで、そのような配向膜の作製についても検討した。LTA型ゼオライトに対して検討した結果、有機配位子によるゼオライト結晶の核生成や粒成長の制御が配向膜の作製を可能にした。TS-1と同型構造のシリカライト-1に対しても、反応溶液のアルカリ性を制御することにより同様のプロセスで配向膜が作製できることが示唆された。さらに、ゼオライト合成における知見から、ハロゲンや有機配位子を含まないチタン酸水溶液が調製できることも明らかにした。そこで、その水溶液の光触媒特性についても検討した。それを色素との反応により調べた結果、その水溶液も光触媒特性を示すことが分かった。また酸化チタンは色素を酸化したのに対し、その水溶液は色素を還元した。よって、その水溶液は酸化チタンとは異なる光触媒機構を有することが分かった。