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チタンの熱酸化を利用した光触媒アナターゼ皮膜形成とその生体適合性評価

Research Project

Project/Area Number 14J05125
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Composite materials/Surface and interface engineering
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

佐渡 翔太  東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000)
Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Keywordsアナターゼ / 光触媒活性 / 抗菌性 / アナターゼ分率 / 可視光応答性
Outline of Annual Research Achievements

1.TiO2においては光照射下による抗菌性の発現が報告されている。JISR1702のガラス密着法を参考に評価手法を確立し、二段階熱酸化により作製したTiO2膜における抗菌性を評価した。暗所に静置した試料およびUVを照射したガラス基板(コントロール)と比較して、二段階熱酸化法によりCP Ti上に作製したアナターゼ含有TiO2膜では生菌数の減少、すなわち光誘起抗菌性が確認された。
2.光触媒活性の一つである有機物分解能の発生機構としてラジカル種の形成が報告されている。二段階熱酸化法により作製したTiO2膜も有機物分解能を示しており、ラジカル種が発生していると考えられる。東北大学歯学研究科と共同でTiO2膜への紫外光照射時に発生するラジカルを計測した。ESRによるラジカル計測手法を採用し、DMPO、DMSOを利用したスピントラップ法により、ヒドロキシラジカルおよびスーパーオキシドアニオンの検出を試みた。紫外光照射によるヒドロキシラジカルの発生は検出できたが、スーパーオキシドアニオンの検出には至っていない。
3.二段階熱酸化法においてはCOガスを用いた一段階目処理によりTiCを形成している。TiCを形成するための他の方法としてCH4ガスの利用が考えられる。純CH4ガス雰囲気中で1173 K以上の温度で熱処理することで、Ti表面にTiCが形成することが明らかとなった。さらにこの試料を大気中で熱処理することでアナターゼ含有TiO2皮膜を形成することに成功した。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (24 results)

All 2017 2016 2015 2014

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Ceramic coating of Ti and its alloys using dry processes for biomedical applications2016

    • Author(s)
      Ueda T., Kondo N., Sado S., Gokcekaya O., Ueda K., Ogasawara K. and Narushima T.
    • Journal Title

      Interface Oral Health Science 2016: Innovative Research on Biosis & Abiosis Intelligent Interface

      Volume: - Pages: 23-34

    • DOI

      10.1007/978-981-10-1560-1_2

    • ISBN
      9789811015595, 9789811015601
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] TiO2 layers on Ti-Au alloy formed by two-step thermal oxidation and their photocatalytic activity in visible-light2016

    • Author(s)
      T. Ueda, S. Sado, K. Ueda, T. Narushima
    • Journal Title

      Materials Letters

      Volume: 185 Pages: 290-294

    • DOI

      10.1016/j.matlet.2016.08.066

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Formation and evaluation of thermally-oxidized titania layers on commercially pure Ti2016

    • Author(s)
      T. Narushima, N. Umetsu, T. Ueda, S. Sado, K. Ueda
    • Journal Title

      Proceedings of Ti-2015: The 13th World Conference on Titanium

      Volume: -

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ceramic coating of Ti and its alloys using dry processes for biomedical applications2016

    • Author(s)
      Takatoshi Ueda, Natsumi Kondo, Shota Sado, Ozkan Gokcekaya, Kyosuke Ueda, Kouetsu Ogasawara, Takayuki Narushima
    • Journal Title

      Interface Oral Health Science 2016: Innovative Research on Biosis-Abiosis Intelligent Interface

      Volume: -

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Formation of TiO2 layers on commercially pure Ti and Ti-Mo and Ti-Nb alloys by two-step thermal oxidation and their photocatalytic activity2015

    • Author(s)
      S. Sado, T. Ueda, K. Ueda and T. Narushima
    • Journal Title

      Appl. Surf. Sci.

      Volume: 357 Pages: 2198-2205

    • DOI

      10.1016/j.apsusc.2015.09.211

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Evaluation of photocatalytic activity of the TiO2 layer formed on Ti by thermal oxidation2015

    • Author(s)
      T. Narushima, S. Sado, N. Kondo, K. Ueda, M. Kawano and K. Ogasawara
    • Journal Title

      Interface Oral Health Science 2014

      Volume: - Pages: 65-78

    • DOI

      10.1007/978-4-431-55192-8_6

    • ISBN
      9784431551256, 9784431551928
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] セラミックコーティングによる金属表面処理2015

    • Author(s)
      成島尚之、上田恭介、上田隆統志、佐渡翔太
    • Journal Title

      歯科再生・修復医療と材料

      Volume: - Pages: 175-185

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Surface Treatment of Titanium Using Thermal Oxidation for Biomedical Applications2014

    • Author(s)
      成島尚之,上田恭介,佐渡翔太
    • Journal Title

      Zairyo-to-Kankyo

      Volume: 63 Issue: 5 Pages: 295-300

    • DOI

      10.3323/jcorr.63.295

    • NAID

      130004706028

    • ISSN
      0917-0480, 1881-9664
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Visible-light driven photocatalytic and antibacterial properties of TiO2 layers formed on Ti-Au alloys2017

    • Author(s)
      T. Ueda, S. Sado, K. Ueda, K. Ito, K. Ogasawara, T. Mokudai, H. Kanetaka, Y. Niwano, T. Narushima
    • Organizer
      Japan-Russia Joint Seminar “Advanced Materials Synthesis Process and Nanostructure”
    • Place of Presentation
      Hotel Hananoyu, Sendai, Japan
    • Year and Date
      2017-03-21
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 熱酸化法によりTi-Au合金上に作製した可視光応答型TiO2膜の抗菌性評価2017

    • Author(s)
      上田 隆統志, 佐渡 翔太, 上田 恭介, 伊藤 甲雄, 小笠原 康悦, 成島 尚之
    • Organizer
      日本金属学会2017年春期(第160回)大会
    • Place of Presentation
      首都大学東京、八王子
    • Year and Date
      2017-03-15
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Ti合金上に作製した可視光応答型光触媒TiO2膜による抗菌性発現2017

    • Author(s)
      上田隆統志, 佐渡翔太, 上田恭介, 成島尚之, 小笠原康悦, 伊藤甲雄, 金髙恭弘, 目代貴之, 庭野吉己
    • Organizer
      学際・国際的高度人材育成ライフイノベーションマテリアル創製共同研究プロジェクト
    • Place of Presentation
      名古屋大学、名古屋
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 熱酸化法を用いたTi-Au合金上へのTiO2皮膜の作製および可視光応答型光触媒活性評価2016

    • Author(s)
      上田隆統志, 佐渡翔太, 上田恭介, 成島尚之
    • Organizer
      日本金属学会2016年秋期(第159回)大会
    • Place of Presentation
      大阪大学、吹田
    • Year and Date
      2016-09-21
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Photocatalytic evaluation of thermally-oxidized titania layers formed on Ti-Au alloys2016

    • Author(s)
      T. Ueda, S. Sado, K. Ueda, T. Narushima
    • Organizer
      The 11th International Workshop on Biomaterials in Interface Science “Innovative Research for Biosis-Abiosis Intelligent Interface Summer Seminar 2016
    • Place of Presentation
      Tohoku University, Sendai
    • Year and Date
      2016-08-30
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Surface modification of Ti using bio-ceramic coating2016

    • Author(s)
      T. Narushima, T. Ueda, S. Sado, K. Ueda
    • Organizer
      2nd Bone and Biomaterials Workshop
    • Place of Presentation
      Hotelli Inari, Inari, Finland
    • Year and Date
      2016-08-07
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Fabrication and photocatalytic evaluation of TiO2 layer formed on Ti by two-step thermal oxidation2016

    • Author(s)
      S. Sado, T. Ueda, K. Ueda, T. Narushima
    • Organizer
      Japan-Russia Joint Seminar “Advanced Materials Synthesis Process and Nanostructure”
    • Place of Presentation
      Hotel Hananoyu, Sendai
    • Year and Date
      2016-03-18
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Visible light photocatalytic activities of TiO2 layers formed on Ti-Ag and Ti-Au alloys by thermal oxidation2015

    • Author(s)
      T. Ueda, S. Sado, K. Ueda, T. Narushima
    • Organizer
      International symposium for ecotopia science 2015 (ISETS’15)
    • Place of Presentation
      Nagoya University, Nagoya
    • Year and Date
      2015-11-27
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Formation and evaluation of thermally-oxidized titania layer on Ti and Ti alloys2015

    • Author(s)
      T. Narushima, T. Ueda, S. Sado, K. Ueda
    • Organizer
      Ti-2015: The 13th World Conference on Titanium
    • Place of Presentation
      Manchester Grand Hyatt, San Diego, CA, USA
    • Year and Date
      2015-08-16
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 二段階熱酸化法によりTi-AgおよびTi-Au合金表面に作製されたTiO2皮膜の可視光照射下における光触媒活性評価2015

    • Author(s)
      上田隆統志,佐渡翔太,上田恭介,成島尚之
    • Organizer
      日本金属学会第156回春期講演大会
    • Place of Presentation
      東京大学駒場Ⅰキャンパス、東京
    • Year and Date
      2015-03-18 – 2015-03-20
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 熱酸化法によりTi上に作製したTiO2皮膜特性に及ぼすNbの影響2014

    • Author(s)
      佐渡翔太,徳田洋介,上田恭介,成島尚之
    • Organizer
      日本金属学会2014年秋期講演大会(第155回)
    • Place of Presentation
      名古屋大学東山キャンパス、名古屋
    • Year and Date
      2014-09-24 – 2014-09-26
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 熱酸化法によりTi上に作製したTiO2皮膜の光触媒活性による抗菌性評価2014

    • Author(s)
      近藤なつ美,佐渡翔太,上田恭介,成島尚之
    • Organizer
      日本金属学会2014年秋期講演大会(第155回)
    • Place of Presentation
      名古屋大学東山キャンパス、名古屋
    • Year and Date
      2014-09-24 – 2014-09-26
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 二段階熱酸化プロセスを利用した生体用チタンの表面処理2014

    • Author(s)
      成島尚之,佐渡翔太,近藤なつ美,上田恭介
    • Organizer
      第181回腐食防食シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京医科歯科大学、東京
    • Year and Date
      2014-09-16
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Evaluation of TiO2 layer formed on Ti-Nb alloys by thermal oxidation2014

    • Author(s)
      K. Ueda, Y. Tokuda, S. Sado, T. Narushima
    • Organizer
      9th International Workshop on Biomaterials in Interface Science
    • Place of Presentation
      Royal Hotel, Zao
    • Year and Date
      2014-08-26 – 2014-08-27
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 熱酸化法によりTi上に形成されるTiO2皮膜特性に及ぼすNbの影響2014

    • Author(s)
      上田恭介,徳田洋介,佐渡翔太,近藤なつ美,成島尚之
    • Organizer
      軽金属学会第126回春期大会
    • Place of Presentation
      広島大学東広島キャンパス、広島
    • Year and Date
      2014-05-17 – 2014-05-18
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 光触媒機能性部材およびその製造方法2016

    • Inventor(s)
      成島尚之、他7名
    • Industrial Property Rights Holder
      成島尚之、他7名
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2016-08-25
    • Related Report
      2016 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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