ナノ多孔体一酸化チタン複合体によるチューナブル分子選択光触媒の開発

使用纳米多孔一氧化钛复合材料开发可调分子选择性光催化剂

• 批准号: 17029043
• 负责人: 犬丸 啓
• 金额: $ 2.56万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17029043/
• 关键词: 環境浄化; ナノテクノロジー; 光触媒; ナノ構造; メソ多孔体; 分子認識; 分子選択性

環境浄化において,分子選択的な除去機能の設計は重要な課題である。高濃度の共存物質により除去機能を飽和させることなく目的分子を極低濃度まで除去するには,高い分子選択性の実現が必要である.我々は,メソポーラスシリカ(細孔直径2.7nm)に,酸化チタン微粒子(P-25,直径約30nm)を直接組み込んだナノ複合体の合成に成功し,この複合体が水中ノニルフェノールに対して分子選択的かつ高い光触媒作用を発現することを見出た。本研究では,このナノ複合体の分子選択性の発現機構をより詳細に調べるとともに,細孔径の精密制御やナノ構造制御による分子選択性のチューニングおよび活性向上を図ることを目的とした。まず,分子選択性のチューニングを目的として,複合体の細孔径制御を行った.各触媒の分解初速度と分子選択性を示した.TiO_2とMPSを機械的に混合した触媒は分子選択性が全くない.複合体触媒では機械混合に比べてNonylphenolとHeptylphenolの分解速度が増大しPropylphenolとPhenolの速度が低下した.これは,触媒投下時の吸着挙動を考慮すると,NonylphenolとHeptylphenolはナノ空間に濃縮吸着されやすく,それにより複合体触媒ではTiO_2表面近傍のナノ空間にはNonylphenolやHeptylphenolが分子選択的に濃縮されるため分子選択的な分解が促進されると考えられる.複合体合成の原料として,表面をオクタデシル基で修飾したTiO_2(P-25)を用いた触媒では,分子選択性がさらに向上し,NonylphenolとHeptylphenolの分解速度が2.5倍以上に加速した.SEM,TEM観察では,TiO_2粒子が,完全に内部に埋め込まれていた.つまり,合成時に表面有機修飾した微粒子を用いることにより,より完全に複合化させることが可能となり,分子選択性が大幅に向上した.

Environmental degradation, molecular selection and functional design are important issues. High concentrations of blue-shift substances are necessary for saturation of removal functions, and very low concentrations of target molecules are necessary for high molecular selectivity. In this paper, we successfully synthesized the complex of acidified fine particles (P-25, about 30nm in diameter) directly from the solution (pore diameter 2.7 nm), and found that the complex can be used for molecular selection in water. This study aims to investigate the molecular selectivity and activity of the complex in detail. The molecular selectivity and pore size of the complex are controlled. The initial decomposition rate and molecular selectivity of each catalyst are shown. TiO_2 and MPS are mechanically mixed and molecular selectivity of each catalyst is completely different. The decomposition rate of the complex catalyst is higher than that of the mixture of Nonylphenol and Heptylphenol, but the decomposition rate of Propylphenol and Phenol is lower. In consideration of the adsorption behavior of catalyst, the adsorption of Nonylphenol and Heptylphenol is concentrated in the space near the surface of TiO_2. TiO_2(P-25) was used as a catalyst in the synthesis of the complex. The decomposition rate of Nonylphenol and Heptylphenol was accelerated by more than 2.5 times.SEM and TEM observations showed that TiO_2 particles were completely embedded in the interior. When synthesizing organic surface modification, fine particles are used, completely complexed, and molecular selectivity is greatly increased.

项目成果

Molecular selective adsorption of alkylphenols and alkylanilines from water by alkyl-grafted mesoporous alumina: A comparative study to alkyl-grafted mesoporous silica

• DOI: 10.1016/j.micromeso.2006.05.026
• 发表时间: 2006-10
• 期刊: Microporous and Mesoporous Materials
• 影响因子: 5.2
• 作者: K. Inumaru;T. Nakano;S. Yamanaka

Organic-inorganic cooperative nanocatalysts based on mesoporous materials

基于介孔材料的有机-无机协同纳米催化剂

• 期刊: Science and Technology in Catalysis 2006 (Proc. 5^<th> Tokyo Conference on Advanced Catalytic Science and Technology) (印刷中)
• 作者: M.Obata;N.Araki;M.Nakai;M.Gottschaldt;Y.Mikata;Y.Mikata;M.Nakai;T.Storr;T.Storr;T.Storr;S.Hirohara;Y.Mikata;谷原正夫;Kei Inumaru;Kei Inumaru
• 通讯作者: Kei Inumaru