成果報告書詳細
管理番号20120000001213
タイトル*平成23年度中間年報 循環社会構築型光触媒産業創成プロジェクト 光触媒関連基礎技術の開発ならびに新環境科学領域の創成事業
公開日2014/2/21
報告書年度2011 - 2011
委託先名国立大学法人東京大学先端科学技術研究センター
プロジェクト番号P07020
部署名環境部
和文要約1. 界面電荷移動および酸素多電子還元触媒による高活性可視光酸化チタンの創製に成功し、その中で鉄イオン担持酸化チタンFe(III)/TiO2におけるイオン担持条件および酸化チタンの前処理の最適化によって可視光照射下での有機物の完全無害化の目標活性値10倍を大きく上回る、16倍を達成した。

2. Cu(I)およびCu(II)を含む銅酸化物アモルファスクラスター(CuxO, x= 1 or 2)を酸化チタンの表面に担持し、室内照明の照射、かつ、暗所の環境でも優れた抗菌・抗ウイルス性能を発揮する画期的な光触媒を開発した。

3.酸化チタンの結晶に鉄をドープし、更にその表面に鉄イオン助触媒を担持したサンプルにおいて、吸収フォトン数:1.46×10^15(quanta/ sec), 量子効率:45.5 (%), 反応活性:0.66 (μmol/hour)をもつ可視光活性を示す材料を開発することに成功した。

4.基材/白金助触媒/酸化タングステン/酸化チタンの積層薄膜を開発した。開発した薄膜は紫外線をカットした白色蛍光灯の照射で高度に親水化し、接触角10°以下の超親水性を示した。

5.光触媒ナノ粒子の表面上での逆反応を極限まで抑制することが可能となり、紫外光下での光触媒活性が、既存の光触媒材料に比べて3-4倍に向上した。

6.紫外光応答型光触媒を用いた抗ウイルス性能評価試験法(ISO及びJIS)、可視光応答型光触媒を用いた抗菌性能評価試験法(ISO及びJIS)、可視光応答型光触媒を用いた抗ウイルス性能評価試験法(ISO及びJIS)の計6つの評価方法の原案を作成した。

7. 親水-撥水変換技術として無機酸化物表面に高度な動的撥水性を付与する手法を検討した。常温プラズマ照射方法、湿式の雰囲気処理法、の2つの方法で無機酸化物を滑水化することが可能となり、得られた動的滑水性表面について評価方法を確立した。

8. 金属的伝導を示す新種の酸化チタン・ラムダ(λ)型-Ti3O5を合成することができ、このλ-Ti3O5が室温でβ-Ti3O5との間で光誘起金属-半導体転移を示す光誘起相転移材料であることを見出した。

9.高活性化可視光応答型光触媒を適用した供試材にて実環境(空港、病院)において実証試験を実施し、抗菌・抗ウイルス性能につきその効果を検証することができた。
英文要約1.We have successfully created highly-active visible-light titanium oxide through the transfer of interfacial charges and with multi-electron reduction catalysts for oxygen, and within this, through the optimization of the load conditions for iron-ion loaded titanium oxide Fe (III) / TiO2 and the pretreatment of titanium oxide, we have reached an activity value of 16 times, which is 10 times greater than the target activity value for complete detoxification of organic matter under visible light irradiation.

2. An amorphous cluster of copper oxide that contains Cu (I) and Cu (II) (CuxO, x=1 or 2) was loaded onto the surface of titanium oxide to develop a revolutionary photocatalyst that demonstrates excellent antibacterial and anti-viral performance under the irradiation of indoor lighting and in dark environments.

3.We doped titanium oxide crystals with iron and furthermore, using samples in which we loaded an iron-ion promoted catalyst onto this surface, we successfully developed materials that display visible light activity possessing the following attributes: no. of absorbed photons=1.46 X 10^15 (quanta/sec);quantum efficiency=45.5 (%);reaction activity=0.66 (μmol/hour) .

4. We developed a laminated thin-film composed of abase material/platinum-promoted catalyst/tungsten oxide/titanium oxide. The thin film that we developed is highly hydrophilic under white fluorescent light irradiation with ultraviolet rays cut out, and displayed super hydrophilic properties at a contact angle of 10 degrees or below.

5. It became possible to control the reverse reactions on the surface of photocatalyst nanoparticles to their limits, improving photocatalyst activity under ultraviolet light by three to four times in comparison to existing photocatalyst materials.

6. We created original plans for methods to evaluate anti-viral performance using ultraviolet light photocatalysts (ISO and JIS), methods to evaluate anti-bacterial performance using visible light photocatalysts (ISO and JIS), and methods to evaluate anti-viral performance using visible light photocatalysts (ISO and JIS) for a total of six evaluation methods.

7. As a hydrophilic-hydrophobic conversion technique, we reviewed methods that grant high-level, dynamic water repellency to the surface of inorganic oxides. Using two methods consisting of a cold plasma irradiation method and a wet atmosphere processing method, it was possible to make inorganic oxides water-repellent and we established an evaluation method for the dynamic, water-repellent surface obtained through these methods.

8. Through the nano-particle synthesis of Ti3O5, we were also able to synthesize a new type of titanium oxide lambda(λ) -Ti3O5 that displays metallic conductivity, and this λ-Ti3O5 has been discovered to be a photo-induced phase transition material that displays photo-induced metal to semiconductor phase transitions between β-Ti3O5 at room temperature.

9. Using samples on which we applied high-activity visible light photocatalysts, we conducted field tests in real environments (airports, hospitals) and were able to verify the effects in relation to anti-bacterial and anti-viral performance.
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