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採択番号 12B1006
表面プラズモン共鳴型光触媒の創製と高活性化
Synthesis of surface plasmon resonance type photocatalysts
having high activity
古南 博 a，田中淳皓 a，大沼 明 b，大谷文章 b
Hiroshi Kominami,a Atsuhiro Tanaka,a Akira Ohnuma,b Bunsho Ohtanib
a
近畿大学, b 触媒化学研究センター
a
Kinki University, bCatalysis Research Center
背景と研究目的：表面プラズモン共鳴
（SPR）による吸収とは金属の微粒子が特
定の波長の光を吸収すると，金属微粒子の
大きさや種類により色が異なって見えるこ
とである．通常，金属中の電子は光と相互
作用しないが，金属表面やナノ微粒子中の
電子は，ある条件で光と相互作用する．近
年，金（Au）担持酸化チタン（Au/TiO2）が
可視光照射下において，有機化合物を酸化
することが報告された[1]．この光触媒反応
は Au のナノ粒子に特有な SPR による吸収
に起因する反応であると考えられる．また，
報告者の一部（古南，田中）は，Au 担持酸
化セリウム（CeO2）が SPR による強い吸収
を示し，この触媒系が可視光照射条件下に
おいて，水中有機化合物を完全に無機化す
ることを見出した[2]．しかし，Au の粒子径
や酸化物の物性が異なるため，これらの光
触媒活性に差異が発現する理由は明らかに
なっていない．そこで，本研究では，物性
制御した TiO2 上に均一な Au コロイド粒子
を安定に担持することを試みた．また，TiO2
の物性が SPR 吸収特性や光触媒活性におよ
ぼす影響を考察した．
実験：Au コロイドの調製はクエン酸ナトリ
ウムによる還元法により行った．TiO2 上へ
の Au の担持法はコロイド電着法を用いた．
Au/TiO2 50 mg を水 5 cm3 に懸濁させた後，
ギ酸 100 mol を加え，酸素雰囲気下，緑色
LED（max=530 nm: 0.44-2.0 mW cm-2）を照
射した．生成物である二酸化炭素（CO2）
をガスクロマトグラフにより分析した．
結果および考察：調製した Au コロイドと
TiO2 上の Au の平均粒径はどちらも 13 nm
となり，元の粒径を維持しつつ，Au 粒子を
TiO2 上に担持することに成功した．また，
この触媒が可視光（> 500 nm）照射下にお
いて，有機酸の無機化反応に非常に高い活
性を示すことを見いだした．また，コロイ
ド電着法により調製した Au/TiO2 を用いた
ギ酸の無機化反応における光強度依存性を
検討した．光量および CO2 生成速度の両対
数プロットは直線となり，その傾きは 1.87
と求められた．このことから，コロイド電
着法により調製した Au/TiO2 上で非線形光
触媒反応が進行していることが示された．
今後の課題：Au コロイドのサイズ効果は評
価できなかった．サイズの異なる Au コロ
イドを調製し，これらを TiO2 上に担持する
ことにより，Au のサイズ効果を検討したい．
また，非線形現象の本質に迫りたいと考え
ている．
参考文献
[1] E. Kowalska, R. Abe, B. Ohtani, Chem.
Commun., 2009, 241.
[2] H. Kominami, A. Tanaka, K. Hashimoto,
Chem. Commun., 46 (2010) 1287.
論文発表状況・特許状況
[1] A. Tanaka, K. Hashimoto, B. Ohtani, H.
Kominami, Non-linear photocatalytic reaction
induced by visible-light surface-plasmon
resonance absorption of gold nanoparticles
loaded on titania particles, Chem. Commun., 49
(2013) 3419
[2] A. Tanaka, A. Ogino, M. Iwaki, K.
Hashimoto, A. Ohnuma, F. Amano, B. Ohtani,
H. Kominami, Gold–Titanium(IV) Oxide
Plasmonic Photocatalysts Prepared by a
Colloid-Photodeposition Method: Correlation
Between Physical Properties and Photocatalytic
Activities, Langmuir, 28 (2012) 13105.