酸化チタンの合成と光触媒反応 　酸化チタン（TiO2）では，光で励起された電子がTi4+を還元してTi3+とし，さらにこの電子が反応物に供与されて還元反応が，電子が抜けた穴（正孔）が相手から電子を奪って酸化反応が，同時に起こります。反応物質が水（H2O）である場合は，H+が還元されて吸着水素H(a)が，H2Oが酸化されてO2が生成します。ここに白金（Pt）などが存在すると，その助触媒効果でH2が生成します。この実験では，チタンテトライソプロポキシド（Ti(OCH(CH3)2)4）を加水分解して酸化チタンを作り，これを光触媒とし有機物（メチレンブルー）の分解反応を行います。 試薬・器具 チタンテトライソプロポキシド（Ti(OCH(CH3)2)4） メチレンブルー（0.01 %メタノール溶液） 蒸留水 ビーカー，ガラス棒，ろ紙，ブフナーろう斗，吸引ビン，アスピレーターなど減圧できるもの，蒸発皿，るつぼばさみ，バーナー，三脚，金網（あるいは三角架），乳鉢，ブラックライト（20 W蛍光灯型），ピペット，洗びん 手順 酸化チタンの合成 (1) ビーカーに，水20 mlを用意する。 (2) ビーカーに，チタンテトライソプロポキシドを，ガラス棒で良くかき混ぜながら加える。白色の沈殿が生じる。 (3) 沈殿を，ブフナーろう斗を用いた吸引ろ過で集める。ビーカーに残った沈殿は，蒸留水で洗い流す。 (4) 沈殿を，ガラス棒で蒸発皿に移す。 (5) 蒸発皿をるつぼばさみで保持し，ガラス棒でかき混ぜながら加熱する。（から煎りの要領） (6) 蒸発皿の底に直接触れている固体（試料の周辺部）がやや黄色味を帯びたら加熱を止める。冷えると黄色は消え，白色に戻る。 (7) 固体（酸化チタン）を乳鉢に移し，粉砕する。 光触媒反応 (1) 粉砕した固体の一部を，蒸発皿に取る。 (2) メチレンブルー溶液を1〜2 ml，ピペットで加える。（懸濁液とする） (3) ブラックライトで紫外線を照射し，変化を観察する。 解説 　Ti(OCH(CH3)2)4は反応性が高く，水とは瞬時に反応し酸化チタンゲルを生成します。これを加熱して水分を除き，酸化チタンとします。 　メチレンブルーのメタノール溶液は濃青色です。ブラックライトで紫外線を照射すると，濃青色が消え溶液は透明になります。時間を置いてメタノールが蒸発して無くなった後も，青色に染まった酸化チタンは徐々に白色に変化します。酸化チタンが酸素（O2）に触れると，励起された電子によって酸素の還元が起こり，さらにプロトン（H+）を受け取ってヒドロペルオキシラジカル（HOO・）が生成すると考えられています。 O2 + e- + H+ → HOO・ ヒドロペルオキシラジカルは強力な酸化剤で，有機物をCO2とH2Oに分解してしまいます。 　メタノールが残っている間は，メチレンブルーの一部はメタノールの酸化で発生した吸着水素（H(a)）で還元されて還元型となり，無色に変化します。還元型のメチレンブルーを空気中に放置すると，空気中の酸素で酸化されて元の酸化型にもどり，濃青色となります。 参考文献　大谷文章　著　イラスト・図解　光触媒のしくみがわかる本　技術評論社