資源・素材学会 年次大会

ハイドロキシアパタイト(Ca₅(PO₄)₃OH, 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。本研究では、まず試薬CaOをCa源として不純物を含まないHApを水熱合成法で合成し、さらにFe³⁺をイオン交換することにより可視光応答型光触媒とし、触媒活性を最大化するFe³⁺のイオン交換量を求めた。つぎにCa源を人工高炉スラグおよび実高炉スラグに置き換え、最適量のFe³⁺をドープしたHAp複合体を合成した。これらの光触媒活性は、実高炉スラグ由来>人工高炉スラグ由来>CaO由来の順であり、スラグに含まれている非晶質成分や実スラグ中の微量成分も励起電子の移動にかかわっていることが示唆された。これより最大活性を示した実高炉スラグ由来のFeドープHAp複合体を水からの水素生成反応に応用した。鉄鋼スラグを用いた光触媒反応により水素生成を行うことによって、製鉄プロセスにおける現在の還元剤であるコークスに由来するCO₂排出削減に貢献することが期待される。