JP4587485B2 - ブルッカイト型二酸化チタンの製造方法 - Google Patents
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Description
Ti+3H2O2+NH3 → [Ti(OH)3O2]−+H2O+NH4 +
4[Ti(OH)3O2]−+4C6H8O7
→ [Ti4(C6H4O7)4(O2)4]8−+8H2O+4H3O+
チタン粉末10mmol(0.479g)を秤量し、ここへ過酸化水素水(濃度30質量%)40gとアンモニア水(濃度30質量%)10gを加える。チタン粉末が完全に溶解するまで2時間以上攪拌しないで静置し、ペルオキソチタン酸錯体水溶液を調製した。このときチタンは発熱を伴って溶解するのでビーカーを水冷した。
チタンが完全に溶解したことを確認した後、グリコール酸15mmol(1.141g)を添加・溶解させ、20℃で12時間静置した。静置後、80℃で蒸発乾固させ余分な過酸化水素とアンモニアを除去し、グリコール酸チタン錯体を得た。
乾固物を蒸留水に再溶解させ、グリコール酸チタン錯体水溶液とし、この水溶液にアンモニア水(濃度30質量%)を、それぞれ2.0g、4.0g、10.0g添加し、pHを9以上に調整した。フッ素樹脂容器にこの水溶液を封入し、水熱処理用オートクレーブを用いて、200℃で24時間の加熱を行った。反応容器を冷却させた後、生じた沈殿をろ過又は遠心分離することにより取り出した。ろ過物を蒸留水で、洗浄液のpHが中性になるまで洗浄した後、乾燥させ、ブルッカイト型二酸化チタンを得た。加えた濃度30質量%のアンモニア水の量に対応して、得られたブルッカイト型二酸化チタンを、それぞれTiO2(2g、200℃)、TiO2(4g、200℃)、TiO2(10g、200℃)とする。
得られた試料を、常法に従って、銅Kαを用いた粉末X線回折パターンを測定した。結果を図2及び図3に示す。図2から分かるように、TiO2(2g、200℃)、TiO2(4g、200℃)、TiO2(10g、200℃)は、ICSD#036411のブルッカイト型二酸化チタンの構造よりシミュレーションによって作成した回折パターンと全て一致しており、それ以外のピークは観察されなかった。また、図2から分かるように、TiO2(2g、160℃)、TiO2(2g、200℃)、TiO2(2g、230℃)も、ICSD#036411のブルッカイト型二酸化チタンの構造よりシミュレーションによって作成した回折パターンと全て一致しており、それ以外のピークは観察されなかった。
上記方法で製造したTiO2(2g、200℃)を、透過型電子顕微鏡画像を図4に示す。平均粒径約100nmの凝集のない微粒子が得られたことが分かった。
上記の合成法で得られたブルッカイト型二酸化チタン(TiO2(2g、200℃))を図5に示す装置を用いて、NO分解による光触媒活性試験を行った。2ppmのNOガスと乾燥空気を100mLずつ混合し、初期NO濃度1.00ppm、流量200mL/分として反応器内に流通させた。試料は20×15×0.5mmのガラス製試料ホルダに充填し、反応器に設置した。光非照射下においてNO濃度が1.00ppmであることを確認した後、450Wの高圧水銀灯を光源として光を照射した。高圧水銀灯には冷却水を流した。
Claims (6)
- ヒドロキシカルボン酸チタン錯体を含有する水溶液を、該水溶液のpHを8〜13に維持しながら、100℃〜300℃の温度範囲で水熱処理することを特徴とするブルッカイト型二酸化チタンの製造方法。
- 該ヒドロキシカルボン酸チタン錯体が、ペルオキソチタン酸錯体にヒドロキシカルボン酸を反応させて得られたものである請求項1に記載のブルッカイト型二酸化チタンの製造方法。
- 該ヒドロキシカルボン酸チタン錯体中のヒドロキシカルボン酸部分が、一般式(1)で表されるものである請求項1又は請求項2に記載のブルッカイト型二酸化チタンの製造方法。
[一般式(1)中、Zは、置換基を有していてもよいアルキレン基、芳香族環又は脂肪族環を示す。] - 該ヒドロキシカルボン酸チタン錯体が、ペルオキソヒドロキシカルボン酸チタン錯体である請求項1ないし請求項3の何れかの請求項に記載のブルッカイト型二酸化チタンの製造方法。
- 製造されるブルッカイト型二酸化チタンが、単相ブルッカイト型二酸化チタンである請求項1ないし請求項4の何れかの請求項に記載のブルッカイト型二酸化チタンの製造方法。
- 製造されるブルッカイト型二酸化チタンが、平均粒径5nm〜300nmの微粒子状のものである請求項1ないし請求項5の何れかの請求項に記載のブルッカイト型二酸化チタンの製造方法。
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