磁性微粒子を包接した汚水処理用TiO_2光触媒の開発

本研究では、マイクロエマルション中で調製した磁性物質とTiO_2微粒子を複合化することにより、磁力によって回収が可能となるTiO_2触媒の開発を目的とした。本年度は、磁力特性の向上と高い光分解活性を持つアナターゼ型のTiO_2の合成、およびその固定化について検討した。TiO_2によって磁性物質を直接包接することを試みたが、TiO_2は非常に凝集しやすいため、これは困難であった。そこで、まず油中水滴型マイクロエマルション溶液中でFe、Co系フェライト(Fe_3O_4、CoFe_2O_4)磁性微粒子がシリカ(SiO_2)によって被覆された包接微粒子を合成し、この磁性包接微粒子にTiO_2を固定化することを試みた。磁性物質原料塩の供給方法を変えることにより、Fe_3O_4粒子径を約5nm〜15nmの範囲で制御することができた。さらに、Fe_3O_4微粒子の表面をCoFe_2O_4で修飾することにより、磁力特性が飛躍的に向上した。磁性包接微粒子が分散した溶液にTiO_2の原料となるアルコキシド(チタニウムテトラブトキシド、TTB)を添加し、TTBの加水分解反応を進行させた。その結果、TiO_2が磁性包接微粒子に固定化された複合微粒子を調製することができた。得られた試料を350℃→400℃→450℃と段階的に焼成することにより、結晶粒子径が約5nmのアナターゼ型のTiO_2を調製することができた。モデル反応として酢酸の光分解をとりあげ、TiO_2の光分解活性を評価したところ、反応活性はTiO_2担持量に比例した。またTiO_21gあたりの活性は市販の高活性TiO_2よりも大きいものであった。

本研究では、マイクロエマルション中で調製した磁性物質とTiO_2微粒子を複合化することにより、磁力によって回収が可能となるTiO_2触媒の開発を目的とした。本年度は、磁力特性の向上と高い光分解活性を持つアナターゼ型のTiO_2の合成、およびその固定化について検討した。TiO_2によって磁性物質を直接包接することを試みたが、TiO_2は非常に凝集しやすいため、これは困難であった。そこで、まず油中水滴型マイクロエマルション溶液中でFe、Co系フェライト(Fe_3O_4、CoFe_2O_4)磁性微粒子がシリカ(SiO_2)によって被覆された包接微粒子を合成し、この磁性包接微粒子にTiO_2を固定化することを試みた。磁性物質原料塩の供給方法を変えることにより、Fe_3O_4粒子径を約5nm〜15nmの範囲で制御することができた。さらに、Fe_3O_4微粒子の表面をCoFe_2O_4で修飾することにより、磁力特性が飛躍的に向上した。磁性包接微粒子が分散した溶液にTiO_2の原料となるアルコキシド(チタニウムテトラブトキシド、TTB)を添加し、TTBの加水分解反応を進行させた。その結果、TiO_2が磁性包接微粒子に固定化された複合微粒子を調製することができた。得られた試料を350℃→400℃→450℃と段階的に焼成することにより、結晶粒子径が約5nmのアナターゼ型のTiO_2を調製することができた。モデル反応として酢酸の光分解をとりあげ、TiO_2の光分解活性を評価したところ、反応活性はTiO_2担持量に比例した。またTiO_21gあたりの活性は市販の高活性TiO_2よりも大きいものであった。