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光触媒複合体およびこれを用いた有機物質変換方法

国内特許コード P05P002817
掲載日 2005年10月14日
出願番号 特願2004-085082
公開番号 特開2005-270734
登録番号 特許第4469975号
出願日 平成16年3月23日(2004.3.23)
公開日 平成17年10月6日(2005.10.6)
登録日 平成22年3月12日(2010.3.12)
発明者
  • 犬丸 啓
  • 山中 昭司
  • 笠原 隆
出願人
  • 学校法人広島大学
発明の名称 光触媒複合体およびこれを用いた有機物質変換方法
発明の概要

【課題】 有害物質を選択的に除去でき、かつ長期間安定した除去効果のある光触媒複合体を提供する。
【解決手段】 シリカ多孔体の細孔表面に、光触媒活性をもつ光触媒物質である二酸化チタンと、有機基であるn-オクチル基とを固定する。これにより、有害物質分子が細孔表面のn-オクチル基と相互作用して選択的に吸着され、細孔内で濃縮された有害物質を、二酸化チタンが光触媒反応により分解する。したがって、微量濃度の有害物質であっても効果的に除去できる。
【選択図】 なし

従来技術、競合技術の概要


環境問題への関心が高まり、地球規模での環境保全が叫ばれる中、産業活動に伴い廃棄される種々の有害化学物質が問題となっている。上記有害化学物質としては、例えば、内分泌攪乱物質(以下、環境ホルモンという。)や有機塩素化合物などの難分解性物質が挙げられ、これらは河川等の水環境から検出されている。特に、環境ホルモンであるノニルフェノールなどのアルキルフェノール群は、微量でも内分泌攪乱性を有するため、生態系に対する影響が懸念されている。そこで、廃水処理、浄化プロセスにおいて高性能な浄化を行い、これらの物質を除去することが求められている。



従来の浄化技術としては、有害物質を分解する方法や、多孔体等で吸着して除去する方法がある。有害物質を分解する方法としては、活性汚泥を用いる方法、触媒を用いた湿式酸化法、オゾンによる酸化除去法、光触媒法による浄化が挙げられる。



活性汚泥法は、汚泥中の微生物の作用を利用して有機物を分解し除去する方法である。湿式酸化法は、貴金属触媒などの共存下、酸素又は他の酸化剤を用いて有機物を酸化し分解するものである。オゾン酸化法は、オゾンの酸化力を利用して有機物を水中で酸化し分解して除去する。光触媒法は、半導体系の光触媒に光を照射し触媒表面で水から生成するヒドロキシラジカル等の作用により有機物を分解して除去する。



しかし、上述のような従来の方法では、接触した有機物を非選択的に分解除去していくため、多種多様な有機物が比較的高濃度で存在する排水中を浄化する場合に非効率的であった。すなわち、従来の方法では、高濃度で存在する有機物の分解除去が先行し、これだけで系の分解除去機能が飽和してしまうため、微量濃度で存在する有害化合物を除去することが難しかった。



したがって、環境ホルモン等の微量濃度でも有害性が高い物質は、その濃度の何千倍、何万倍もの高濃度の他の有機物や阻害物質により、浄化が効率的に行われず、目標濃度のppbレベル以下にまで浄化することはほとんど不可能であった。



そこで、本願発明者らは、有機基が、ある有害物質と選択的に結合することを見出し、これを利用して有害物質を選択的に除去する方法を提案している。その1つの方法は、シリカ多孔体表面に有機基修飾を施し、有害物質を選択的に吸着除去する方法である(非特許文献1、3)。また、光触媒の表面に有機物を修飾することで選択的に有害物質を分解する方法も提案している(特許文献1)。

【特許文献1】特開2003―245558(公開日:2003年9月2日)

【非特許文献1】「ケミストリーレターズ」("Chemistry Letters"),2003年,第32巻,第12号, p.1110-1111

【非特許文献2】「ケミストリーオブマテリアルス」("Chemistry material"),1997年,第9巻, p.2842

【非特許文献3】「ケミカルコミュニケイションズ」,2000年,p.903

産業上の利用分野


本発明は、光触媒複合体およびこれを用いた有機物質変換方法に関し、特に環境浄化や水中の有機物質変換に有用な光触媒複合体および有機物質変換方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
多孔体の細孔表面に、光触媒活性をもつ光触媒物質と、有機基とが固定されており、かつ当該有機基は、多孔体の細孔表面において、光触媒物質とは別の領域に固定されていることを特徴とする光触媒複合体。

【請求項2】
上記多孔体がシリカ系多孔体であることを特徴とする請求項1に記載の光触媒複合体。

【請求項3】
上記光触媒物質が金属酸化物であることを特徴とする請求項1または2に記載の光触媒複合体。

【請求項4】
上記光触媒物質が二酸化チタンであることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の光触媒複合体。

【請求項5】
上記有機基がアルキル基であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の光触媒複合体。

【請求項6】
上記アルキル基が炭素数が1から18の飽和アルキル基であることを特徴とする請求項5に記載の光触媒複合体。

【請求項7】
上記飽和アルキル基がn-オクチル基であることを特徴とする請求項6に記載の光触媒複合体。

【請求項8】
上記多孔体が、直径5000nm以下の細孔を有することを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の光触媒複合体。

【請求項9】
請求項1から8のいずれか1項に記載の光触媒複合体を試料液と接触させ、当該光触媒複合体に上記光触媒物質を活性化する波長領域の光を照射することにより、当該試料液中の有機物質を反応させることを特徴とする有機物質変換方法。

【請求項10】
上記有機物質が一分子中に親水基と疎水基を併せ持つ化合物であることを特徴とする請求項9に記載の有機物質変換方法。
産業区分
  • その他無機化学
  • 処理操作
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中


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