ナノザイムを用いたフェノール系汚染物質の触媒分解

フェノール性化合物は、木材用抗菌剤、農薬、消毒剤等の幅広い用途に起因して、土壌および地下水における一般的な有機汚染物質となっています。発がん性、生殖毒性、神経毒性等の特性により、ヒトの健康および生態環境に対して重大なリスクをもたらします。ペルオキシダーゼやフェノールオキシダーゼなどの天然酵素は、フェノール系汚染物質とのカップリング反応を触媒する高効率なグリーン触媒として利用可能です。しかし、天然酵素の実用化は、pH、温度、金属イオン、天然有機物など多様な環境要因の影響を受けるため制約があります。

そのため、天然酵素の触媒酸化特性を模倣し、環境中のフェノール系汚染物質を高効率に除去できる、新規かつ有効な人工材料の探索が喫緊の課題となっています。Creative Enzymesは、フェノール系汚染物質の触媒分解に対応する各種ナノザイムを提供し、ナノザイム分野における世界中のお客様の研究・開発を支援しています。

ナノザイムによる2,4-ジクロロフェノールの分解

• 2,4-ジクロロフェノール（2,4-DCP）は、変異原性および発がん性を有する代表的な難分解性フェノール系有機汚染物質です。

図1　Fe₃O₄／グラフェンナノザイムを用いた光フェントン系における2,4-DCP分解機構の模式図。

• Creative Enzymesは、機械的方法と水熱法を組み合わせて、金属有機構造体（MOF）酵素触媒に分類されるFe₃O₄／グラフェンナノザイムを合成しています。本材料は、不均一系フェントン光触媒として2,4-DCPの光触媒分解に適用され、分解効率は最大100%に達します。

ナノザイムによるカテコールの分解

• 工業用途で広く使用されるフェノール性化合物であるカテコールは、繊維、化粧品、食品加工・製造などの産業排水を介して、大量に水圏生態系へ排出されることが少なくありません。
• 当社では、フェントン不均一系模倣酵素触媒として、簡便な条件下で有機汚染物質を高効率に分解可能なFe₃O₄／CeO₂金属酸化物ナノコンポジットを調製しています。本触媒は、多相触媒反応における顕著な優位性を有し、磁気分離により容易に回収・選別できることが示されています。これらの特性により、本タイプの触媒は複数回の再使用が可能であり、コストの大幅な低減に寄与します。

ナノザイムによるビスフェノールAの分解

• 近年、過剰な排水放流により、ビスフェノールA（BPA）が水圏生態系中に高濃度で存在することが報告されています。
• 当社では、超音波と触媒反応の相乗効果によりBPAを高効率に触媒分解するため、不均一系触媒としてFe₃O₄ナノザイムを使用しています。また、異なる系におけるBPA分解速度を評価し、標的ナノザイムの改質も実施しました。

ナノザイムによるp-クロロフェノールの分解

• p-クロロフェノールは、高い安定性と毒性を有し、農薬および有機合成で広く使用される中間体の有機汚染物質です。
• 当社では、還元法によりFeナノザイム複合体を調製し、p-クロロフェノール分解のための不均一系H₂O₂模倣酵素触媒として使用しています。

Creative Enzymesは、長年にわたりナノザイム研究に注力してきました。お客様の研究を、期限内かつ予算内で完了できるよう支援いたします。当社サービスにご関心がある場合、またはご不明点がございましたら、どうぞお気軽にお問い合わせいただくか、オンラインでのお問い合わせをご利用ください。