採択番号 10B1008 単分散シリカナノ粒子をベースとした革新的高機能光触媒体の開発 Development of highly functionalized photocatalyst materials using nano-structured silica particles 横井俊之 a，阿部 竜 b Toshiyuki Yokoia, Ryu Abeb a 東京工業大学資源化学研究所, b 北海道大学触媒化学研究センター a Tokyo institute of technology,ChemicalResources Laboratory， b Catalysis Research Center, Hokkaido University 背景と研究目的： 酸化タングステン（WO3）は光触媒や酸 化触媒として注目されている[1]。触媒性能 向上の為，結晶性の向上ならびに高表面積 化が求められている。 一方、塩基性アミノ酸存在下、テトラエ トキシシラン（TEOS）の加水分解・縮重合 反応を行うことで、12 nm 単分散球状シリ カナノ粒子(Silica nanospheres, SNSs)のコロ イド結晶を調製できる。さらに 8～600 nm の範囲で粒子径制御も可能である[2]。SNSs コロイド結晶は触媒担体以外にも鋳型とし て応用可能である。本研究では、種々のサ イズの SNSs を鋳型として用い，三次元細 孔構造を有するメソポーラス WO3 を調製し、 光触媒性能を評価することを目的とした。 実験： 鋳型となる SNSs（粒子径：14，50，100， 200 nm）はシード法により調製した[2]。 SNSs 粒子間隙に WO3 前駆体であるメタタ ン グ ス テ ン 酸 ア ン モ ニ ウ ム (NH4)6(H2W12O40)水溶液を含浸し、蒸発乾固 させ焼成した。この過程を数回繰り返した 後、HF 水溶液によりシリカを除去すること で最終生成物を得た。 結果および考察： XRD 結果より、生成物は単斜晶構造を有 する WO3 であることを確認した。また、 SEM 像、N2 吸脱着測定から規則的に 3 次元 配列した細孔を有していることが確認でき、 用いたシリカ粒子径の大きさに対応した粒 子径 14 nm ，50 nm，100 nm，200 nm の 3 次元細孔を有する規則性の高いメソポーラ ス WO3 が調製できた(Fig. 1)。 Pt を担持したメソポーラス WO3 は細孔 径に関わらず、全てのサンプルで可視光領 域での有機物の分解反応において高い活性 200 nm Figure 1. SEM image of 3D mesoporous WO3 replicated from SNSs 50 nm in size. を示した。 今後の課題： 今回、SNSs を鋳型に用いることで高表 面積を有する WO3 の調製に成功した。表面 積化に伴う顕著な触媒性能の向上には至ら なかった。この原因として、直接法で調製 した WO3 と比較して結晶性が低いことが考 えられる。結晶性の向上と高表面積化によ り光触媒の更なる高性能化が期待できる。 参考文献 [1] M. Sadakane K. Sasaki, H. Kunioku, B. Ohtani, W. Ueda, R. Abe, Chem. Commun., 6552 (2008). [2] T. Yokoi, J. Sakuma, K. Maeda, K. Domen, T. Tatsumi and J. N. Kondo, Phys. Chem. Chem. Phys., 13, 2563 (2011). 論文発表状況・特許状況 [1] Mizukami，T. Yokoi， J. N. Kondo，R. Abe， T. Tatsumi ， Environmental Chemistry 537, PACIFICHEM2010 -the International Chemical Congress Pacific Basin Societies, Hawaii, USA 12/15-20, 2010. [2] T. Yokoi, A. Mizukami, J. N. Kondo, R. Abe, T. Tatsumi, JSPS A3 Foresight Seminar Present Status and Future Prospects of Mesoporous Materials, Tokyo, 9/3, 2010.
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