【その他】情報では、バイオ、ナノテク、ＩＴ以外の最新技術情報などをタイムリーに紹介していきます。
|
ご意見・ご感想をお寄せください。サイトの改善に役立てようと思います。心よりお待ちしています。
>> メールはこちら
|
|
|
可視光で高活性な新規光触媒を開発
【その他】発信：2008/08/07(木) 17:38:15
|
物質・材料研究機構の光触媒材料センターはこのほど、新規な光触媒材料の開発に関し、異なった複合酸化物の固溶体を合成する方法を応用し、可視光照射下で有機汚染物質の分解に高性能かつ安定な固溶体光触媒（Ａｇ０.７５Ｓｒ０.２５）（Ｎｂ０.７５Ｔｉ０.２５）Ｏ３の開発に成功した。
現在幅広く研究されているＴｉＯ２は、太陽光のおよそ４％の紫外線でしか光触媒反応を起こさないため、光触媒技術を有効に活用するには、太陽光の約４３％を占める可視光を効果的に利用できる、高い可視光活性を持った光触媒材料の開発とそれを用いたシステムの構築が必要とされている。今回の成果はその実現に向けた大きなステップとみられる。
新しい特性を持った光触媒材料の開発には様々な合成手法がとられてきた。そうした中でも、２種類以上の酸化物半導体を反応・固溶させる固溶体合成法は、出発物質である個々の酸化物半導体の電子構造を光触媒反応用に最適化することを可能にし、個々の出発物質では実現されない特性が得られる点でとくに注目されている。この合成法による新規光触媒開発の鍵となるのは、どのような酸化物を出発物質として選ぶかである。
光触媒材料センターの機能開発グループは今回、第一原理計算の結果を参考に、ペロブスカイト系酸化物ＳｒＴｉＯ３とＡｇＮｂＯ３を出発物質として選択、その固溶体シリーズ（Ａｇ１-ｘＳｒｘ）（Ｎｂ１-ｘＴｉｘ）Ｏ３を合成した。その性能評価は、アセトアルデヒドの可視光化照射下での酸化分解実験の最終生成物ＣＯ２の発生速度で実施された。その結果、任意のｘをとるどの組成の固溶体でも、元のＳｒＴｉＯ３（ｘ＝１）やＡｇＮｂＯ３（ｘ＝０）より、ＣＯ２発生速度は増加し、より迅速でアセトアルデヒドを分解できることが明らかになった。それらの中でも前者を２５％、後者を７５％含む固溶半導体（Ａｇ０.７５Ｓｒ０.２５）（Ｎｂ０.７５Ｔｉ０.２５）Ｏ３（以下、新規光触媒と表記）が最も優れた性能を持つ触媒で、４００ｎｍ以上の可視光を約１００分照射すると、ほぼ１００％のアセトアルデヒドがＣＯ２に変換された。
光触媒を材料として利用する際にはその物質の安定性や活性の強さが重要なポイントとなるが、今回合成された新規光触媒の安定性は極めて優れている。３回で約５０時間に及ぶアセトアルデヒド繰り返し分解試験で、分解性能はほとんど変化せず、材料性能が維持されていることが確認されている。また、光触媒反応の前後で測定したＸ線回折パターンとＵＶ−Ｖｉｓ吸収スペクトルのプロファイルも前後でほとんど変わらず、この新規光触媒が材料として安定な物質であることがわかった。
次いで、アセトアルデヒド分解反応過程から活性に関わる量子効率を評価したところ、可視光応答型触媒として利用されている窒素ドープＴｉＯ２の０.４２％（４３６ｎｍでの結果）と比較して、新規光触媒では比表面積が数十分の一であるにもかかわらず、量子効率は１.４８％（４４０ｎｍでの値）と３倍以上に達した。
さらに、微弱な省電力タイプの可視光光源としてしられているブルーＬＥＤ光（波長４３０〜５１０ｎｍ、光度０.０１ｍＷ／平方ｃｍ）の照射下でも、イソプロピルアルコールなどの有機化合物をＣＯ２に分解できることが確認され、室内での環境浄化材料としてほぼ実用レベルにあることも示唆された。
これらの結果は、今回開発された新規光触媒が、可視光応答方光触媒として”環境”と”省エネルギー”という両面で今後の持続可能な社会の構築に貢献できる有望な材料であることを示している。同センターでは、ナノテクノロジーなどを利用し、超微粒化を進めることによって飛躍的な性能改善を目指しおり、また、今後の実用化研究を効率的に推進していくため、民間企業との共同研究・開発を展開していくという。（科学、7月25日号4面）
|
| |
知財情報局または情報提供各社による記事の無断転用を禁じます。
|
|
|
| Copyright 2002 Braina Co., Ltd. All Rights Reserved.
|
|
【その他】情報紹介