内分泌撹乱物質の吸着・分解のための高効率メソポーラスチタン酸化物光触媒の開発

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近年、広く環境中に存在する内分泌撹乱物質の対策が急がれている。水中に存在する内分泌撹乱物質への対策として、光触媒を用いた分解が挙げられ、酸化チタン光触媒が現時点で最も有効であろう。触媒の反応速度は濃度が低くなると低下するが、環境水中に存在する内分泌撹乱物質は極低濃度であるので、効率的な除去には、触媒表面付近に濃縮しながら分解することが有効である。そこで本課題では、さらに高効率な吸着濃縮光触媒系を開発すること及び本触媒系の設計指針の確立を目的とし、メソポーラス光触媒の一種であるチタニア架橋粘土について、その表面疎水性が内分泌撹乱物質の吸着分解除去に与える影響を検討し、触媒設計指針の一端として触媒の表面疎水性制御の重要性を明らかにした。化学組成の異なる原料粘土を用いて表面疎水性の異なる4種類のチタニア架橋粘土を合成した。これらのTiO_2結晶性およびサイズ、細孔構造には大きな違いが無かったが、チタニア架橋粘土の表面疎水性は、フッ素マイカ>モンモリロナイト>フッ素ヘクトライト>サポナイトの原料粘土の順に変化した。架橋粘土の表面疎水性の増加と共に、吸着定数、分解速度定数共向上を示し、その度合いは疎水性の高い分子であるフタル酸ジブチルで特に著しかった。この結果から液相吸着において疎水性相互作用の影響が大きいこと、吸着濃縮が光触媒反応効率の向上に効果的であること、さらに架橋粘土の表面疎水性の向上が高効率光触媒設計指針として重要であることが明らかになった。またビスフェノールAの分解では最も表面疎水性の高いチタニア架橋マイカは光照射後3hで、最も疎水性の低いチタニア架橋サポナイトでもさらに照射時間をかければ、検出限界の10ppb以下にまで分解することが明らかとなり、中間生成物も確認されなかった。