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2 光エネルギーを化学反応に利用する 光触媒のしくみを実験で紹介。
[手順]
@蓋つきガラスびんに水とエタノールを 100 mL ずつ入れます。
Aそこに酸化チタンの微粉末(P25)を 0.25 g 加えて分散させます。
B光触媒反応が目で見えるよう,メチルビオロゲン 0.01 g を溶かします。
C溶液に窒素ガスを通じて溶存酸素をかるく追い出し,酸素が入らないよう蓋をします。
D完成した溶液は白色ですが,太陽光か紫外線を当てると,光触媒反応でメチルビオロゲンが還元され,青色に変化します(図1)。光を当てなければ変化しないし,酸化チタンを入れない溶液に光を当てても変化は起きません。
E次にびんをゆすると,青かった色が元の白色に戻ります。還元されていたメチルビオロゲンが溶液中の酸素により酸化され,元に戻ったからです。以上の変化は何度でもくり返せます。
このように,太陽光や蛍光灯に含まれる紫外線など,身のまわりにある光を使って化学反応を起こせるとわかりました。とりわけ酸化チタンの酸化力はたいへん強いため,さまざまな有機物を分解できます。ふつうは活用されていない光をエネルギーとして利用するので,環境にやさしい技術だといえます。
[注意]メチルビオロゲンは有毒なので,飲んではいけません。
(図1)
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