分子認識能を発現する超撥水型ナノ反応場制御二酸化チタン光触媒の創製

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1.ナノ反応場制御型硫黄ドープニ酸化チタンナノチューブの鉄処理による触媒活性の向上防汚、防曇などの機能を有する応用製品用の二酸化チタン光触媒は、紫外光下でしか触媒活性を発現しないことから、室内などへ応用範囲を広げるためには可視光が主な成分である室内光に対する活性をあげることが不可欠である。近年窒素ドープ可視光応答型酸化チタン光触媒が市販され始めたが、その触媒活性は充分とは言い難い。そこで、我々は、上記の欠点をほぼ解決することが可能なナノレベルで反応場を制御して逆反応を極限まで抑制し、かつ硫黄カチオンをドープした可視光応答型鉄ナノ粒子担持二酸化チタンニ酸化チタンナノチューブの開発に世界で初めて成功した。2.分子認識能を有する二酸化チタン光触媒の開発防汚、殺菌などの応用製品に利用される二酸化チタンは紫外光下で高い酸化能力を発現し、ほとんどの有機物を分解するため酸化力を分散し目的物質へ投入される酸化力が低下する。また、このとき触媒表面は超親水性の傾向し、疎水性物質との親和性は急速に低下し、触媒活性の著しい低下をもたらす。このような問題を解決するために4級アンモニウム誘導体(カチオン性)官能基を有する二酸化チタン粒子表面を修飾し、表面修飾官能基の特性に伴うナノ反応場の構築を検討した。また、酸化チタン光触媒ナノ粒子上に反応物質の3次元構造を認識する反応場を有する3次元構造認識能を有する光触媒の開発に成功した。表面修飾に関しては、カチオン性官能基を表面修飾することで、アニオン性官能基を有する基質を選択的に分解し、カチオン性の官能基を有する基質に対しては、ほとんど分解活性を示さなかった。3次元反応場を構築した酸化チタン光触媒は、鋳型分子のナフタレン誘導体にのみ高い分解活性を示し、より大きい分子でも小さい分子でも分解活性が大きく低下することが明らかになった。