イラスト・図解シリーズ光触媒のしくみがわかる本

[表紙]光触媒のしくみがわかる本

四六判/192ページ

定価(本体1,480円+税)

ISBN 4-7741-1846-X

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書籍の概要

この本の概要

光触媒反応とは,光触媒が光を吸収して生じる励起電子と正孔が起こす還元・酸化反応のことで,私たちの生活のかなり身近なところでいろいろ活躍しています。たとえば,空気洗浄,脱臭,浄水や抗菌,防汚のためなどなど。本書は,この光触媒反応を,化学の面から解説してみました。なかなか難しい分野なのですが,ふむふむなるほど,と思っていただけること,うけあいです。

こんな方におすすめ

  • 光触媒に興味・関心のある方、化学を勉強されている方

目次

第1章 光触媒とは −光触媒入門−

  • 1.1 こんなところにある光触媒
    • 屋外で働く光触媒
    • 室内で働く光触媒
    • 装置や器具の中で働く光触媒
    • 測定装置への応用
  • 1.2 光触媒で起こること
    • 光触媒で起こる「化学」反応
    • 酸化と還元とは
    • 他の反応にない光触媒の特徴
    • 燃料電池と水素
    • 光触媒の代表選手「酸化チタン」

第2章 光触媒が働くしくみ

  • 2.1 光と物質
    • 光とはどんなものか −電磁波と光子−
    • いろいろな電磁波
    • 光と物質のかかわり
    • 物質が持つエネルギーの種類
    • 光吸収と励起
    • 電子励起に必要なエネルギー
    • 物質が励起されると何が起こる?
    • 光触媒は『電子励起』
  • 2.2 電子と正孔
    • 固体の電気伝導性
    • 結晶の中の電子
    • 半導体の電子励起と正孔
    • 電子/正孔と酸化還元
    • 酸素の働きと酸化
    • 酸化と還元を両方使う −光触媒で有機合成−

第3章 光触媒の化学

  • 3.1 光触媒反応が進むしくみ
    • 化学物質の吸着
    • 酸素の光吸着と光脱着
    • 吸着のしくみ
    • ラングミュアの式
    • 光吸収と電子・正孔の生成
    • 電子の還元力と正孔の酸化力
    • 酸化還元電位
    • 電子による還元
    • 正孔による酸化
    • 水酸ラジカル
    • ラジカル連鎖反応 −酸素の働き−
    • 超親水化現象
  • 3.2 反応の速さ
    • 化学反応の速度
    • 「光触媒活性」=速度?
    • 触媒と光触媒反応の違い −活性点の有無−
    • 活性点とは?
    • ターンオーバー数(TON)
    • 光の利用効率:量子収率
    • 量子収率を求める
    • 光触媒活性と光子利用効率・量子収率
    • 量子収率を決めるのは何か
    • 電子−正孔による化学反応を速くする
    • 表面積・比表面積と反応速度
    • 光触媒反応の律速段階とは
    • 枝分かれ反応と定常状態近似
    • 電子と正孔の再結合

第4章 いろいろな光触媒

  • 4.1 酸化チタン
    • 白と無色透明:酸化チタンの吸収スペクトル
    • 顔料としての酸化チタン 屈折率と隠ぺい力
    • チョーキング
    • 酸化チタンの原料と製造法
    • アナタースとルチル,ブルカイト
    • 液相法での結晶の作り分け
    • アナタースとルチルの光触媒活性
    • デグサP-25
    • 作用スペクトルの解析
    • アモルファス(無定形)
    • 可視光応答化
    • 高活性酸化チタンを作る
  • 4.2 酸化チタン以外の金属酸化物
    • チタン酸ストロンチウム
    • 酸化亜鉛
    • 酸化タングステン
    • 酸化鉄
  • 4.3 金属硫化物
    • 硫化亜鉛
    • 硫化カドミウム
    • 硫化水銀
  • 4.4 その他の半導体
    • シリコン
  • 4.5 材料としての酸化チタン
    • 単結晶
    • ゾル(コロイド)
    • 微粒子
    • 一次粒子と二次粒子
    • 薄膜

第5章 光触媒を使ってみよう

  • 5.1 光触媒や作り方を選ぶ
  • 5.2 酸化チタン光触媒の準備
    • 酸化チタンの粉末を使う
    • チタンから酸化チタンの薄膜を作る
    • ゾル溶液を使う
  • 5. 3 反応装置の準備 
    • 反応容器
    • 光源
    • 光学フィルター
    • 実験例1 汚れの分解
    • 実験例2 アセトアルデヒドの分解
    • 実験例3 酢酸の分解
    • 実験例4 色素の分解
    • 実験例5 メタノール水溶液からの水素生成

第6章 光触媒について調べる

  • 6.1 本で調べる
  • 6.2 学術雑誌を調べる
  • 6.3 ウェブ(WWW)で調べる
  • 6.4 学会/研究会/団体等のリスト
  • 6.5 光触媒をよく知っている人を探す