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[Vol. 54]

安価かつ安全な酸化鉄で酸化チタンを凌駕する光触媒性能が実現

酸化鉄はその低価格と安全性から光触媒として期待されてきましたが、光照射に伴い生成する電子と正孔が有機物に作用する前に再結合し易いといった理由から、性能が低いことが課題でした。今回、多孔質シリカの細孔表面を足場とすることにより、通常は不安定な分子サイズの酸化鉄を安定化することに成功しました。この酸化鉄は、その特異な構造により、電子と正孔が再結合し難いため、ナイロン原料合成に対して酸化チタンを遙かに凌駕する光触媒性能を実現しました。酸化チタンに代表される光触媒は、太陽光や室内灯が照射されると有機物を酸化できるため、空気清浄機や抗菌タイルとして商品化されている一方で、有機化学品合成への応用が課題でした。今回の発見により、将来、現行の高温・高圧下での化成品合成プロセスの代替、生体内での光触媒応用が期待できます。

井出 裕介 主任研究員
(2019年「Chemical Science」誌)


多孔質シリカの細孔表面に酸化鉄微粒子を析出させ固定し、そこから鉄や酸素を酸処理によって部分的に溶出させることで、分子サイズの超微小な酸化鉄を合成・安定化することができます。まるでジェンガ®️遊びのような合成手法です。



Reference

"Condensed ferric dimers for green photocatalytic synthesis of nylon precursors",
Yusuke Ide, Satoshi Tominaka, Yumi Yoneno, Kenji Komaguchi, Toshiaki Takei, Hidechika Nishida, Nao Tsunoji, Akihiko Machidad and Tsuneji Sanoc, Chem. Sci. 10 (2019) 6604.
DOI: 10.1039/c9sc01253b


Affiliations

International Center for Materials Nanoarchitectonics (WPI-MANA), National Institute for Materials Science (NIMS), Namiki 1-1, Tsukuba, Ibaraki 305-0044, Japan



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