次元制御ゾルーゲル法による層状無機有機複合体の創製と光機能性材料への展開

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独自の手法である塩触媒ゾル-ゲル法を用いて、新規な層状無機有機複合体の合成に取り組んでいる。本技術によって、これまでにない新たな層状無機ホストを創製することが期待される。昨年度までの現所属機関における研究によって、アルキルカルポン酸を配位させたチタンイソプロポキシドを出発物質とし、疎水性溶媒中で高活性塩触媒と共に反応させる事によって、アルキルカルボキシラートが配位したチタニアシートを含むゾルを合成し、得られたゾルを乾燥し溶媒を除去する事によって、アルキル基同士の相互作用によって自己組織化した層状チタニア/カルボキシラートナノコンポジットをすでに得ている。本年度においては、前述の層状チタニア/カルボキシラートナノコンポジットを前駆体とし、これをアンモニア水で処理して焼成する事によって、薄片状の形態を有する窒素ドープ型酸化チタンを合成すると共に、得られた薄片状窒素ドープ型酸化チタンが可視光照射下においても高い光触媒能を有する事を示した。酸化チタンに窒素をドープする事によって可視光域に吸収が発現し、可視光照射下においても、光触媒能が発現する事は既に知られている事実である。しかしながら従来得られていた窒素ドープ型酸化チタン光触媒では、窒素ドープのための高温処理によって緻密化や活性の低いルチル型結晶への転移が生じ、触媒活性自体が低下するという問題を有していた。本研究の合成プロセスでは、350℃という従来よりも遙かに低い温度領域での窒素ドープが可能であるため、通常、触媒活性が高いとされるアナターゼ型結晶を維持したまま窒素をドープすることが可能である。また本プロセスは、酸化チタンの形態を構築するプロセスと、窒素ドープのプロセスが完全に独立している事を特徴としている。今後それぞれのプロセスを最適化する事によって、可視光照射下での光触媒活性のさらなる向上が期待できる。