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流動層集積型水質浄化システムの開発－TiO2/ SiO2ハイブリッド光触媒球状多孔質体－

(株式会社 アート科学) 菱沼行男・鈴木将・長谷川良雄

第28回無機高分子研究討論会

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流動層型光触媒ユニットによる水処理原理

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ハイブリッド光触媒球状多孔質体開発の目的

TiO2球状多孔質体の機械的強度の向上

TiO2球状多孔質体を水相系での使用（粒子同士がぶつかることによる摩耗克服が課題）

球状多孔質体のハイブリッド化による強度の向上（基材に強度が高いと予想されるシリカ系の球状多孔質体

＋TiO2の皮膜の形成）

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ハイブリッド光触媒球状多孔質体の作製

球状多孔質体ポリマー SiO2前駆体含浸 乾燥・焼成

TiO2前駆体含浸乾燥・焼成ハイブリッド

球状多孔質体

5

球状多孔質体の作製

SiO2

ポリマー

SiO2

多孔質体

TiO2

ポリマー

TiO2

多孔質体

ハイブリッド多孔質体

重量（ｇ）

容積（ｍｌ）

重量（ｇ）

容積（ｍｌ）

重量（ｇ）

容積（ｍｌ）

容積（ｍｌ）

TiO2

球状多孔質体50 100 35 42～52

ハイブリッド

（SiO2＋TiO2）球状多孔質体

50 100 40 46～58 20 46～53

SiO2

球状多孔質体50 100 40 46～58

球状多孔質体ポリマー

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ハイブリッド光触媒球状多孔質体表面状態（１）

５μｍ１ｍｍ

×４０ ×３００ ×６０００

１００μｍ

TiO2球状多孔質体SEM画像

５μｍ１ｍｍ

×４０ ×３００ ×６０００

１００μｍ

ハイブリッド（SiO2＋TiO2）球状多孔質体SEM画像

7

ハイブリッド光触媒球状多孔質体表面状態（２）

５μｍ１ｍｍ

×４０ ×３００ ×６０００

１００μｍ

ハイブリッド（SiO2＋TiO2）球状多孔質体（2ヶ月使用後）SEM画像

５μｍ１ｍｍ

×４０ ×３００ ×６０００

１００μｍ

SiO2球状多孔質体SEM画像

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XRDを用いた結晶形の確認

0

1000

2000

3000

4000

10 20 30 40 50 60 70 80

2θ/degree

intensity

TiO2球状多孔質体

ハイブリッド（SiO2＋TiO2）球状多孔質体

SiO2球状多孔質体

9

0

100

200

300

400

500

0.000 0.200 0.400 0.600d/mm

σ/gw

粒子強度の測定

TiO2球状多孔質体

ハイブリッド（SiO2＋TiO2）球状多孔質体

SiO2球状多孔質体

ハイブリッド（SiO2＋TiO2）球状多孔質体（3ヶ月使用後）

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光触媒効果の測定 アセトアルデヒドの分解効率

TiO2球状多孔質体と

ハイブリッド球状多孔質体の性能比較

ハイブリッド球状多孔質体の性能（3ヶ月使用後）

0

4

8

12

0 100 200 300

t/h

×１

００

００

area/

a.u

BL　ON BL　OFF

CO2（ハイブリッド）

CH3CHO（ハイブリッド）CO2（TiO2）CH3CHO（TiO2）

0

4

8

12

0 40 80 120 160

t/h

×１

００

００

area/

a.u.

BL ON BL OFF

CO2

CH3CHO

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光触媒球状多孔質体の磨耗

試験開始時

1ヶ月経過後

3ヶ月経過後

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結果と今後の課題

結果粒子強度 ： 球状多孔質体はハイブリッド化することにより強度及び

（耐磨耗性） 耐摩耗性の向上が出来た。

しかし、さらなる強度の向上が必要である。触媒性能 ： 初期の触媒性能はアセトアルデヒドの分解挙動から同等

あるいは向上している。

しかし、長期間使用時の耐久性に問題が残った。

今後の課題粒子強度の向上、耐摩耗性の向上

（SiO2基材の強度向上、表面TiO2の強度向上）

触媒性能の向上、触媒性能劣化の防止（表面TiO2層の面積増加、 TiO2の強度向上）