資源・素材学会 年次大会

鉄鋼スラグは統計上ほとんどが土木材料として再生されているが、高付加価値用途の再生はほとんど試みられていない。本研究では、この主成分であるFeおよびCaに着目して光触媒を合成し特性化した。ハイドロキシアパタイト(HAp) は、それ自体絶縁体であり光触媒活性をもたないが、イオン交換能が高いため異元素をドープしやすく、これによりバンドギャップが縮まり、光触媒活性をもつようになる。まず、CaOをCa源としてHApを合成し、Feドープ量をシプロフロキサシンの光触媒分解速度によって最適化した。そのときの状態密度を第一原理計算により求め、計算によるバンドギャップは実験から得られた値とよい一致を示し、計算によりFe原子のHAp格子内での局在性も推定できた。つぎに人工高炉スラグをCa源として用い、Feを最適量となるよう添加してFeドープ型HApを合成した。さらにこれを焼成すると光触媒活性はさらに増強した。本研究では鉄鋼スラグ再生光触媒活性を、シプロフロキサシンをモデルとして評価しているが、糖やリグニンの分解に応用することにより、鉄の資源循環がカーボンニュートラルにも貢献する可能性を示唆している。(496文字/500文字)