光触媒とは、光の照射により触媒作用を示す物質を指します。
近年、光触媒は大気汚染の浄化、防汚、殺菌、脱臭など多岐にわたる環境浄化に利用されており、
様々な種類の製品が開発されています。 

●磁気分離複合型光触媒の開発

染料排水などの浄化技術として、磁気分離が可能な光触媒の開発を行っています。 粉体の触媒は表面積が大きく活性が高いのですが、排水からの回収が困難です。 そこで磁気分離による回収を目的とし、 磁鉄鉱に活性低下を防ぐガラス層、 代表的光触媒である酸化チタン層をコーティングした 複合型光触媒を調製し、活性を評価しました。

複合型光触媒

・調製手法 　シリカ、酸化チタンをゾル-ゲル法にて磁鉄鉱にコーティングしました。 まず、アンモニア水を開始剤としたテトラエトキシシランの加水分解、脱水縮合（�@式）により、 シリカを磁鉄鉱にコーティングし、ガラス層を構築しました。 Si(C2H5O)4 + 2H2O → SiO2 + 4C2H5 OH  … �@ さらに、チタニウムテトライソプロポキシドから加水分解で得た水酸化チタン（�A式）に過酸化水素水を作用させたもの（�B式）を焼成（�C式）し、複合型光触媒を得ました。 Ti(C3H7O)4 + 4H2O → + 4C3H7 OH  … �A 2Ti(OH)4 + nH2O2 → Ti2O5(OH)x(x-2)   … �B Ti2O5(OH)x(x-2) → 2TiO2 + xH2 O  … �C ・評価手法 　複合型光触媒を加えたメチルオレンジ溶液に紫外線を照射し、分解反応性を評価しました。

光化学反応器概略図

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●チタニアの気相合成

光触媒の中でもチタニア（TiO2)は安定性・効率性・無毒・低価格といった面で優れていますが、一般的に塩酸や硫酸を用いて製造されております。これらは有毒な塩化化合物、硫化化合物が副生してしまうため、それらとは異なる製造方法を考案する必要があります。 ・高純度シリカの気相合成 　本研究室では過去にテトラメトキシシランを用いた気相加水分解法により高純度シリカを生成（式1）し、反応装置の形状やガス混合条件を変えることによって粒径制御を可能にしました。 Si(OCH3)4　+　2H2O　→　SiO2　+　4MeOH　・・・（1） ・チタニアの気相合成 　そこで、本研究では上記シリカ気相合成で得られたノウハウをチタニアの合成に応用できないかと考え、従来の製造法（塩素法や硫酸法）とは異なる気相加水分解法という方法で、チタニアの生成を試みました。 　右図のような実験装置を製作し、原料としてチタニウムテトライソプロポキシド（TTIP）を用いて、チタニアを生成（式2）すると同時に、粒径を細かく制御し、且つ光触媒活性の向上に取り組んでいます。 [(CH3)2CHO]4Ti　+　2H2O　→　TiO2　+　4(CH3)2CHOH　・・・（2）

チタニアの粉末　　　　　　　　拡大TEM像 チタニア気相合成装置の製作

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近年、新エネルギーの一つとして太陽電池技術が注目されております。
また、太陽電池材料には、現在多結晶シリコンが最も多く使用されております。
この多結晶シリコンの主流な製造法として塩素を経由しトリクロロシランを生成する方法が挙げられますが
このプロセス中では塩素を用いており、装置の腐蝕や高エネルギー消費による高コストが問題であると指摘されております。
そこで、塩素を用いないプロセスとして、アルコールを用い、
トリアルコキシシランの不均化反応により高純度のモノシランを生成し、
その熱分解により多結晶シリコンを合成する方法を提案しています。
しかし、この方法も生成したモノシラン量に対して3倍のテトラアルコキシシランを副生してしまうことから、
この副生物を有効利用を検討した研究を行っております。

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