親水性ゲルの内部ネットワークを反応場とする新規光触媒材料の開発

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光触媒ゲルの合成について、セルロースナノファイバーとクエン酸をゲル原料として、光触媒粉末として市販のWO3 (< 100 nm)を用いて検討した。2 wt.%のCMCFを用いることで、WO3粉末は良好な分散を示した。0.5 wt.%程度になるとWO3粉末が沈降してしまい、ゲル全体に光触媒を分散させることができなかった。チクソトロピーによる粉末の高分散状態を保持するためには、1 wt.%以上のCMCF濃度が必要であることが示唆された。また、CMCF濃度が5 wt.%程度になると粘度が高く、光触媒粉末を均一に分散させることが困難であった。よって、現状の最適CMCF濃度は2 wt.%とした。光触媒ゲルの内部ネットワーク構造については、光触媒粉末を混合したCMCFゲルの凍結方法によって、スポンジ状や層状といったゲル形状の制御が可能であることが明らかとなった。どちらの構造をとった場合でも、厚さ約1.5 cmの光触媒ゲルの底面まで可視光が透過した。これは、CMCFゲルが含水状態で半透明になることに起因しており、担持した光触媒粉末が効率良く光を吸収できることを示唆している。作成したWO3含有光触媒ゲルの性能評価を、インジゴカルミン溶液の吸着分解を通して行った。pH 2及び5どちらにおいてもインジゴカルミンのゲル及びWO3粉末への吸着は確認されなかった。インジゴカルミン溶液が光触媒ゲル内部を通水する形で光触媒反応させることで、高効率な光触媒反応が可能であった。特に、pH 2の条件では、光触媒ゲルはWO3粉末の懸濁状態よりも優れた分解能を示した。これは、WO3粒子がゲルに保持されることにより、等電点(pH 2)付近でも凝集しなかったためと考えられる。