光触媒と熱触媒を併用した“使用済み光ディスク"の新規な廃棄処理システム

结合光触媒和热触媒的新型“废光盘”处理系统

• 批准号: 15033225
• 负责人: 水口 仁
• 金额: $ 3.46万
• 依托单位: Yokohama National 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: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15033225/
• 关键词: 光触媒; 熱触媒; 酸化チタン; 光ディスク; 廃棄処理

本研究では光励起ならびに熱励起により生成する正孔の高い酸化力を使って、有機物を効率よく完全分解(水と炭酸ガス)することを目的としている。特に熱励起に基づくキャリヤー生成は光励起に比べ10桁以上も効率が良いことが分かってきた。実践的な面としては酸化チタンに限らず高温度(200-500度)、酸素下で安定に動作する半導体であれば本分解反応に有効と考え、各種の酸化物半導体を検討した。その結果、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化イットリウム、酸化クロムその他で大きな活性が確認された。更に、被分解物としてあらゆる種類のポリマーを検討した。その結果、熱可塑性のポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレンをはじめ、熱硬化型の3次元ポリマー(エポキシ樹脂など)も完全分解できることが明らかになった。理学的な面では、ポリカーボネートの分解過程を熱分析、IRスペクトル、ESRスペクトルで検討した。驚くべきことに、高温状態で酸化チタンと融解したポリカーボネートが"固体/液体"界面で効率よく分解されるばかりでなく、酸化チタンと直接に接触していない部分のポリカーボネートも一瞬にして分解することが分かった。そのメカニズムは融点を有さない熱硬化型のポリマーの分解反応も説明できる。溶融状態のポリカーボネートや固体状態のポリカーボネートは酸化チタンの正孔によって結合電子が奪われ、ポリカーボネート内にラジカルを形成する。このラジカルはポリカーボネートの主鎖に沿って伝播し、酸化チタンと直接接触していない部位にも及ぶ。そしてラジカル開裂によりポリカーボネートは一瞬にして分解することが明らかになった。つまり、全くESR信号が観測されないポリカーボネートではあるが、分解が進むにつれて飛躍的にラジカルの濃度が上昇することが分かった。また、これと同時に分子量が急激に低下することも熱重量分析や示差熱分析から支持された。さらに、IRスペクトルからもポリカーボネートのメチル基の部位で結合の切断が起こることも分かった。

这项研究旨在使用光激发和热激发产生的孔的高氧化能力有效地完全分解有机物（水和二氧化碳）。特别是，已经发现，基于热激发的载体产生比光激发高10个数量级以上。实际上，我们考虑了各种氧化物半导体，不仅是氧化钛，还考虑了在高温下（200-500度）和氧气稳定运行的半导体，因此在这种分解反应中是有效的。结果，在氧化钛，氧化锌，氧化锌，氧化铬，氧化铬和其他材料中证实了很大的活性。此外，将各种聚合物研究为分解产物。结果，已经揭示了热塑性聚碳酸酯，聚乙烯，聚丙烯和其他热固性3D聚合物（例如环氧树脂）可以完全分解。就生理方面而言，使用热分析，IR光谱和ESR光谱检查了聚碳酸酯的分解过程。令人惊讶的是，发现在高温下与氧化钛融化的聚碳酸酯不仅在“固体/液体”界面上有效分解，而且在不直接接触氧化钛在当时直接接触的区域中的聚碳酸酯。该机制还解释了没有熔点的热固性聚合物的分解反应。熔融状态或固态聚碳酸酯中的聚碳酸酯被氧化钛中的孔偷走，并且在聚碳酸酯内形成了自由基。这种自由基沿聚碳酸酯的主链传播，并延伸到与氧化钛直接接触的区域。然后揭示了聚碳酸酯由于自由基的裂解而在瞬间分解。换句话说，尽管聚碳酸酯没有观察到任何ESR信号，但发现自由基的浓度随着分解的进展而显着增加。同时，通过热重分析和差分热分析，也支持分子量突然下降。此外，还发现键裂解发生在聚碳酸酯甲基的部位。

项目成果

Complete disposal of plastic wastes utilizing the thermally-generated holes in oxide semiconductors

利用氧化物半导体中热产生的空穴彻底处理塑料废物

• 发表时间: 2004
• 期刊: Journal of Imaging Society of Japan 43
• 作者: J.Mizuguchi;T.Shinbara;T.Makino;K.Matsumoto
• 通讯作者: K.Matsumoto

J.Mizuguchi, H.Yamakami: "Structural Characterization of Y-like Titanylphthalocyanine"Journal of Imaging Science and Technology. 47. 25-29 (2003)

J.Mizuguchi、H.Yamakami：“Y 型钛氧基酞菁的结构表征”成像科学与技术杂志。

J.Mizuguchi, H.Takahashi, K.Shiokawa: "Desorption of Water Molecules and its Effect on the Dark Conductivity and Photoconductivity in X-Magnesiumphthalocyanine"Journal of Imaging Science and Technology. 47. 441-446 (2003)

J.Mizuguchi、H.Takahashi、K.Shiokawa：“X-镁酞菁中水分子的解吸及其对暗电导率和光电导率的影响”成像科学与技术杂志。

J.Mizuguchi: "The electronic structure of perylene pigments as viewed from their crystal structure and excitonic interactions"Advances in Color Science and Technology. Vol.6,No.4. 100-104 (2003)

J.Mizuguchi：“从晶体结构和激子相互作用观察苝颜料的电子结构”色彩科学与技术的进展。

化合物の分解方法

如何分解化合物

• 发表时间: 2004