堀越 智

半導体光触媒TiO₂を用いたペプチド結合を有するドデカノイルアミド系非イオン界面活性剤の光酸化メカニズムについて研究した。C₁₂-モノエタノールアミドおよびC₁₂-ジエタノールアミドの光分解における表面張力の変化, CO₂ガスの発生量, カルボン酸中間体, NH₄⁺およびNO₃^-イオンの生成, 光散乱によるTiO₂粒子への吸着状態, ζ電位などを測定した。分子軌道法を用いて, OHラジカルの攻撃位置やTiO₂表面への吸着シミュレーションを行い, 実験結果と比較した。<BR>C₁₂-モノエタノールアミドおよびC₁₂-ジエタノールアミドの両者ともNO₃-イオンよりNH₄⁺の方が多く発生した。プラスに荷電したTiO₂表面へ活性剤中のマイナスに荷電した分子が吸着し, 活性剤分子中の電荷密度の高い位置にOHラジカルが攻撃しやすいことが分った。

陰イオン系 (DBS), 陽イオン系 (CTAB, BTDACC₁₂-PC), 非イオン系 (C₁₂E₅, N-DHA) および両性系 (C₁₂-betaine, C₁₂-amidobetaine, C₁₂-HAA) 各界面活性剤が紫外線照射下, 半導体光触媒分散系中で光分解した。化学構造に対する光分解速度の依存性を全有機炭素 (TOC) 量から検討した。ZnO, WO3, TiO₂ (アナターゼまたはルチル), TiO₂ (Uv-100), TiO₂ (T-805) の触媒の光触媒効果の違いを検討した。 TiO₂ (アナターゼ) とZnOは優れた触媒効果を示した。各界面活性剤が酸化されCO₂ガスを生じるので, TOC は光照射時間とともに減少する。光照射をせず超音波後のToc値は出発原液よりも小さい。これはTiO₂ 表面に活性剤が吸着するからである。陰イオン系活性剤の光分解速度は非イオン, 陽イオンおよび両性界面活性剤より早く, 高濃度は光分解速度が低下する。コロイド状TiO₂とbenzene sulfonate (BS) の系でのレーザーフラッシュフォトリシスの測定結果より, 界面活性剤の分解は電荷移動媒体の捕捉と関連しており, 安定状態のBS⁺・カチオンラジカルまたはBSのベンゼン環の・OHラジカル付加体を生成している。

TiO₂ (アナターゼ型, ルチル型, 表面修飾型, 白金坦持型), ZnO, WO₃などのn型半導体による陰イオン性DBSおよび陽イオン性BDDAC界面活性剤の光分解の触媒効果を調べた。アナターゼ型TiO₂がルチル型TiO₂より光触媒能は強い。白金坦持TiO₂触媒はO₂のO₂^-への電子移動 (光還元) の抑制のため, アナターゼ型TiO₂より活性は低い。ZnOはDBSの光酸化に対して触媒活性が最も高く, 他の半導体触媒WO₃とMoSは触媒活性が低い。