固体表面を利用した機能集積型ナノ触媒の精密設計

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1.触媒を微粒子化することによる、量子サイズ効果、表面積の増大に伴う触媒活性の飛躍的な向上と、操作性を兼ね備えた触媒の開発を目的とし、磁性を有する微粒子Fe203やFePtを核とし、その表面を酸化チタン含有シリカでコーティングした磁性ナノ粒子内包触媒を開発した。得られた触媒を各種酸化反応に応用し、その実用的価値を実証した。また、磁石による触媒分離法の確立、再使用実験を行った。さらに、比表面積測定、X線構造解析、走査型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡を用いた磁性ナノ粒子のキャラクタリゼーション、微視的な触媒表面構造を、X線吸収微細構造等を用いて行った。2.メソポーラスシリカ薄膜にシングルサイト光触媒(孤立四配位酸化チタン、酸化クロム)を組み込みこんだ、従来にはない新しい界面光機能特性を発現する新規な薄膜材料を作成した。TiO_2薄膜やTiを含有しない薄膜と比較して紫外光照射前でも高い親水性を示した。また、光照射後さらに接触角が低くなり光誘起超親水性の発現が観察された。一方、ポリエチレンを合成したCr含有メソポーラスシリカ薄模の表面は撥水性を示した。3.種々の金属カチオン交換ゼオライトの細孔に光応答性Ru錯体を導入し、その光触媒特性と触媒活性点構造の関係を詳細に検討した。本触媒はクリーンなエネルギーである可視光照射下、分子状酸素を酸化剤として反応が進行することを見出した。また、電子状態や立体配置の変化が、光触媒活性・選択性に著しく影響を及ぼすことが分かった。