ソルボサーマル法を駆使するゼロリコンビネーション光触媒材料の開発

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1.ソルボサーマル法によるTiO_2-シリカゲル複合材料の合成と評価シリカゲル共存下、トルエン中でTTBを300℃で熱分解(TD法)させることにより、アナタース型TiO_2ナノ結晶(結晶子径9nm)とシリカゲルの複合材料が得られた。試料の比表面積はいずれもTiO_2単独試料より大きく、シリカゲルとの複合化がTiO_2系材料の大表面積化に効果があることが明らかになった。TiO_2-シリカゲル複合材料の光触媒特性を窒素酸化物(NOx)の酸化的除去反応を用いて評価した。TD法で調製した複合材料はTiO_2量が少ないにも関わらず、TiO_2単独試料よりも高いNOx除去率を示した。さらに、中間体である二酸化窒素(NO_2)の気相への放出が低く抑えられていた。光触媒活性の高いTD-TiO_2とNOおよびNO_2、水分(H_2O)に対する吸着能力が高いシリカゲルを組み合わせることがNOx酸化的除去反応において効果的であることが明らかになった。比較のため、TD-TiO_2とシリカゲルの物理混合試料を作製したが十分な除去率は得られなかった。TD-TiO_2とシリカゲルの混合状態が不十分であり、TD-TiO_2とシリカゲル間の物質移動が効率的に進まなかったためであると考えられる。したがって、NOx酸化的除去反応においては、高活性なTiO_2と吸着特性に優れたシリカゲルを直接隣接複合化させることが重要であると考えられる。2.金属酸化物上に固定化させた遷移金属塩化物による可視光光触媒反応特性塩化ロジウムを酸化チタン(ST-01)に担持(1wt%)し、150℃で焼成した塩化ロジウム担持試料は紫外光領域から可視光領域へ伸びる吸収帯を確認できた。可視光照射下でのNOxの酸化的除去反応を行ったところ、光照射5時間後に、積分値で除去率99%の高い活性を示した。担持試料を水で洗浄してもRh塩はほとんど溶出せず、強固に酸化チタン表面に固定化されていると考えられ、繰り返し実験でも優れた除去率を維持した。また試料を水洗いした際、触媒表面上に蓄積した最終生成物であるNO_3^-がほぼ量論的に回収された。