バクテリア細胞を反応場とする貴金属ナノ粒子触媒の新規調製法

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1.貴金属ナノ粒子の生産速度の向上金属イオン還元細菌S.oneidensis細胞によるパラジウム(II)イオンの還元によるナノ粒子の合成実験を広範な操作条件下(初期貴金属イオン濃度1〜10mM、細菌細胞濃度1×10^9〜1×10^<10> cells/cm^3)において行い、貴金属ナノ粒子の生産速度が最大になる操作条件について検討した。その結果、S.oneidensis単一細胞あたりのパラジウム(II)イオンの還元速度は7×10^<-16> mol-Pd/cell/hとなり、原料溶液1リットルあたりのパラジウム粒子の生産速度は約700mg-Pd/hに達することが明らかになった。2.バイオ調製法と化学調製法の比較検討白金(IV)イオンの還元による白金ナノ粒子の生成速度に関して、S.algae細胞によるバイオ調製法(25℃、細胞濃度0.68×10^9 cells/cm^3)は、ギ酸塩を用いる化学調製法(65℃、ギ酸塩初期濃度100mM)と同程度であった。高温操作が必要となる化学調製法に比べて、バイオ調製法は室温で操作できる省エネルギー型の貴金属ナノ粒子の調製法である。バイオ調製法では、還元細菌の細胞(1×2μm程度)を反応場として貴金属ナノ粒子の生成が細胞外膜の近傍で起こり、貴金属ナノ粒子が細胞表面に分散した状態で生成した。化学調製法では、生成したナノ粒子を液相で安定に保つ(均一に分散させる)ためには、保護剤(可溶性高分子など)を添加する必要がある。したがって、バイオ調製法には、単に貴金属ナノ粒子を合成するだけでなく、担体(細菌細胞)表面に貴金属ナノ粒子が分散した状態に維持できる特色があることがわかった。3.バイオ調製粒子の触媒能の評価バイオ調製したパラジウム粒子を添加してモデル反応(クロム(VI)イオンの還元)を行ったが、現時点では顕著な触媒効果を見出すことはできなかった。本研究期間は満了するが、モデル反応系の選定を含めて、貴金属ナノ粒子触媒の調製法、バイオ調製触媒の添加量などについて検討を続けて行い、バイオ調製された貴金属ナノ粒子の触媒活性を評価するとともに、化学合成された貴金属ナノ粒子の触媒能と比較したい。