水および有機物の光分解のための粒子径制御された半導体超微粒子の高密度固定化

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本研究では,光触媒の高活性化を目指し,ナノメータースケールで制御されたTiO_2あるいはPt/TiO_2複合超微粒子をマイクロエマルションを利用して高密度固定化することについて検討し,以下の知見を得た.1)TiO_2超微粒子をマイクロエマルション中で合成し,各種調製条件を検討した結果,従来の1000倍程度の高密度において約7nmと小さいTi0_2超微粒子を単離することに成功した.この大きさは,標準光触媒であるP25の3分の1以下である.また,この触媒の酢酸光分解特性を調べたところ,P25の約5倍もの高活性を示した.この活性の高さは,TiO_2単独触媒としては世界最高である.2)マイクロエマルション中でTiO_2とZrO_2の微粒子を同時に調製することによって,粒子径が約4nmのTiO_2超微粒子をZrO_2担体に固定化することができた.この大きさはP25の約6分の1である.この触媒の酢酸光分解活性はTiO_2含有量が少ないためにTiO_2単独触媒よりも低いものであったが,TiO_2当たりの活性としては1)のTiO_2単独触媒の約3倍の値が得られた.3)マイクロエマルション中でPtを担持したTiO_2超微粒子を調製し,それをZrO_2に固定化することによって,Pt粒子径が約3nm,TiO_2粒子径が約4nmのPt/TiO_2-ZrO_2触媒を調製することに成功した.この触媒の酢酸光分解活性は2)の触媒の約2倍であった.以上のように,マイクロエマルションを用いてTiO_2とPtを微粒子化あるいは固定化することによって,標準光触媒の約10倍も活性の高い触媒を得ることができた.