ソルボサーマル反応による希土類系物質のパノスコピック形態制御と光機能の発現

• Project/Area Number: 16080201
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 佐藤 次雄 Tohoku University, 多元物質科学研究所, 准教授 (90091694)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 殷 しゅう 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (40271994)
• Project Period (FY): 2004 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥44,900,000 (Direct Cost: ¥44,900,000); Fiscal Year 2007: ¥7,500,000 (Direct Cost: ¥7,500,000); Fiscal Year 2006: ¥11,200,000 (Direct Cost: ¥11,200,000); Fiscal Year 2005: ¥12,700,000 (Direct Cost: ¥12,700,000); Fiscal Year 2004: ¥13,500,000 (Direct Cost: ¥13,500,000)
• Keywords: 希土類系物質 / パノスコピック形態制御 / 紫外線遮蔽剤 / 酸化セリウム / ソルボサーマル反応 / 含水リン酸セリウム / 雲母状粒子 / 動摩擦係数 / 酸化カルシウム固溶 / 雲母状チタン酸 / 塩化カリウムフラックス / DNA損傷 / シリカ被覆 / 光触媒活性

Research Abstract

現在広く利用されている有機系紫外線吸収剤は人体への吸収により健康被害が懸念されることから、安全性の高い新規紫外線遮蔽材料としてナノサイズの酸化カルシウム固溶酸化セリウム基紫外線遮蔽剤を開発し性能評価を行っている。一般に無機ナノ粒子は凝集が激しく、肌に塗布した時の感触が悪い。無機ナノ粒子の肌上での感触を改善する手法として、雲母等の板状粒子との複合化が有効であるが、雲母は紫外線遮蔽能を有していないため複合化により紫外線遮蔽能が低下することが問題であった。そこで前年度は雲母と同様の板状形状を有し、紫外線遮蔽能を有するレピドクロサイト型層状チタン酸とカルシア固溶酸化セリウムとの複合化により使用感を向上させることに成功した。しかし、層状チタン酸はバンドギャップエネルギーが大きく、波長の長い紫外線(UV-A)の遮蔽特性に劣るので、今年度はバンドギャップエネルギーが小さくUV-A吸収能の優れた含水リン酸セリウムの雲母状粒子合成のための水熱反応条件を探索し、200℃、3hで化粧品用に汎用されている雲母と類似の形態を有する板状粒子を合成できることを明らかにした。また、得られた雲母状含水リン酸セリウムを人工皮革上に塗布し動摩擦係数を測定したところ、雲母状チタン酸と同様に低い動摩擦係数を示し、肌に塗布した時の感触を向上できることがわかった。なお、含水リン酸セリウムは酸化数4のセリウム化合物であり、機物の酸化能を有するが、600-700℃の熱処理、あるいは水熱条件下における化学還元処理により、酸化数3のセリウム化合物の変換でき、酸化力を低減できることがわかった。

Research Products

• [Journal Article] Panoscopic Assembling and UV-shielding Properties of Calcia-doped Ceria with Micaceous Lepidcrocite Type Potassium Lithium Titanate via Soft Chemical Processes (2008)
  • Author(s): Tsugio Sato
  • Journal Title: Synthesis and Reactivity in Inorganic, Metal-Organic and Nano-Metal Chemistry (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 板状チタン酸/セリアナノ粒子パノスコピック形態制御複合体の紫外線遮蔽特性 (2008)
  • Author(s): 佐藤千草
  • Journal Title: 粉体粉末冶金 (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] DNA Damage upon UV Illumination in the Presence of Inorganic UV-shielding Materials (2007)
  • Author(s): Tsugio Sato
  • Journal Title: Key Engineering Materials 352 Pages: 293-296
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis and Silica Coating of Calcia-doped Ceria/plate-like Titanate (K_<0.8>Li_<0.27>Ti_<1.73>O_4) Nanocomposite by Seeded Polymerizat Technique (2007)
  • Author(s): Ahmed Mohamed El-Toni
  • Journal Title: Materials Chemistry and Physics 103 Pages: 345-350
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis and UV-shielding Property of Plate-like Potassium Lithium Titanate Coated with Calcium-doped Ceria Nanoparticles (2007)
  • Author(s): Tsugio Sato
  • Journal Title: Journal of Ceramic Society of Japan 115 Pages: 571-576
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis and Photochemical Properties of Micaceous Cerium Phosphates (2007)
  • Author(s): Tsugio Sato
  • Journal Title: Phosphorus Research Bulletin 21 Pages: 44-47
  • NAID: 130004502095
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis and Characterization of Wire-like and Near-spherical Eu_2O_3-doped Y_2O_3 Phosphors by Solvothermal Reaction (2007)
  • Author(s): Shu Yin
  • Journal Title: Journal of Luminescence 126 Pages: 427-433
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis of K_<0.8>Li_<0.27>Ti_<1.73>O_4 and Ce_<0.8>Ca_<0.2>O_<1.8>/K_<0.8>Li_<0.27>Ti_<1.73>O_4 Nanocomposite for UV Shielding Performance Enhancement of Calcia Doped Ceria (2007)
  • Author(s): Ahmed Mohamed El-Toni
  • Journal Title: J. Mater. Sci 43 Pages: 2411-2417
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Particle Size Control of Plate-like Lepidocrocite-related Potassium Lithium Titanate Through Optimization of Synthesis Parameters (2006)
  • Author(s): Ahmed Mohamed El-Toni
  • Journal Title: Materials Letters 60 Pages: 185-189
• [Journal Article] DNA Damage Photoinduced by Cosmetic Pigments and Sunscreen Agents under Solar Exposure and Artificial UV Illumination (2006)
  • Author(s): Hisao Hidaka
  • Journal Title: Journal of Oleo Science 55・5 Pages: 249-261
• [Journal Article] Synthesis and Silica Coating of Calcia-doped Ceria/Mica Nanocomposite by Seeded Polymerization Technique (2006)
  • Author(s): Ahmed Mohamed El-Toni
  • Journal Title: Applied Surface Science 252 Pages: 5063-5070
• [Journal Article] Enhancement of Calcia Doped Ceria Nanoparticles Perforamnce as UV Shielding Material (2006)
  • Author(s): Ahmed Mohamed El-Toni
  • Journal Title: Advanced Science Technology 45 Pages: 673-678
• [Journal Article] Synthesis and Photochemical Properties of White Calcia-doped Ceria Nanoparticles via Soft Solution Processes (2006)
  • Author(s): Tsugio Sato
  • Journal Title: Advanced Science Technology 45 Pages: 685-690
• [Journal Article] Particle Size Control of Plate-like Lepidocrocite-related Potassium Lithium Titanate Through Optimization of Synthesis Parameters (2006)
  • Author(s): Ahmed Mohamed El-Toni 他
  • Journal Title: Materials Letter 60 Pages: 185-189
• [Journal Article] Coating and Photochemical Properties of Calcia-doped Ceria with Amorphous Silica by a Seeded Polymerization Technique (2005)
  • Author(s): Ahmed Mohamed El-Toni 他
  • Journal Title: Journal of Materials Chemistry 15 Pages: 1293-1297
• [Journal Article] Coating of Calcia-doped Ceria with Amorphous Silica Shell by Seeded Polymerization Technique (2005)
  • Author(s): Ahmed Mohamed El-Toni 他
  • Journal Title: Materials Research Bulletin 40 Pages: 1059-1064
• [Journal Article] Synthesis and UV-shielding Properties of Calcia-doped Ceria Nanoparticles Coated with Amorphous Silica (2004)
  • Author(s): Tsugio Sato 他
  • Journal Title: Solid State of Ionic 172 Pages: 377-382
• [Journal Article] シリカ被覆セリアナノ複合体の合成と紫外線遮蔽特性 (2004)
  • Author(s): 佐藤次雄 他
  • Journal Title: 粉体および粉末冶金 51 Pages: 107-112
  • NAID: 10012105570
• [Journal Article] ナノサイズセリアを用いた新しい紫外線遮蔽剤の開発と応用 (2004)
  • Author(s): 矢部信良 他
  • Journal Title: Journal of the Society of Inorganic Materials, Japan 11 Pages: 389-395
• [Presentation] 半導体のパノスコピック形態制御と光化学機能の高度発現-新規無機紫外線遮蔽剤の開発 (2007)
  • Author(s): 佐藤次雄
  • Organizer: 特別教育研究経費「附置研究所間連携事業」ポストシリコン物質・デバイス創製基盤技術アライアンス平成19年度(2007年度)成果報告会
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2007-12-25
• [Presentation] ソフト化学反応プロセスによるリン酸セリウム系化合物の形態制御及び光化学特性評価 (2007)
  • Author(s): 佐藤千草
  • Organizer: 2007年度第7回多元物質科学研究所研究発表会
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2007-12-12
• [Presentation] 板状チタン酸/セリアナノ粒子パノスコピック形態制御複合体の紫外線遮蔽特性 (2007)
  • Author(s): 佐藤次雄
  • Organizer: 社団法人粉体粉末治金協会平成19年度秋季大会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2007-11-20
• [Presentation] Improvement of UV-shielding Performance of Calcia-doped Ceria by Panoscopic Assembling with Micaceous Semiconductor Particles (2007)
  • Author(s): Tsugio Sato
  • Organizer: 7th Pacofic Rim Conference on Ceramic and Glass Technology (PacRim7, China
  • Place of Presentation: Shanghai
  • Year and Date: 2007-11-14
• [Presentation] Morphological Control and Photochemical Characterization of Rare Earth Phosphates for New Sunscreen Materials Application (2007)
  • Author(s): Chigusa Sato
  • Organizer: 7th Pacofic Rim Conference on Ceramic and Glass Technology (PacRim7)
  • Place of Presentation: Shanghai
  • Year and Date: 2007-11-14
• [Presentation] ソルボサーマル反応によるセラミックスの結晶相・形態制御と機能性の高度発現 (2007)
  • Author(s): 佐藤次雄
  • Organizer: 第37回結晶成長国内会議NCCG-37
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2007-11-06
• [Presentation] 溶液法によるリン酸セリウム系化合物の合成及び板状結晶への形態制御 (2007)
  • Author(s): 佐藤千草
  • Organizer: 平成19年度日本セラミックス協会東北北海道支部研究発表会第27回基礎科学部会東北北海道地区懇話会
  • Place of Presentation: 秋田
  • Year and Date: 2007-11-01
• [Presentation] 溶液法によるリン酸セリウム系化合物の合成及び板状結晶への形態制御 (2007)
  • Author(s): 佐藤千草
  • Organizer: 平成19年度東北大学研究所連携プロジェクト研究成果報告会
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2007-10-23
• [Presentation] ソフト化学反応によるリン酸セリウム系化合物の形態制御と新規紫外線遮蔽剤への応用 (2007)
  • Author(s): 佐藤千草
  • Organizer: 平成19年度希土類若手研究発表会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2007-10-11
• [Presentation] ソフト溶液プロセスによるリン酸セリウム系化合物の合成と新規紫外線遮蔽剤への応用 (2007)
  • Author(s): 佐藤千草
  • Organizer: 第17回無機リン化学討論会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2007-10-03
• [Presentation] ソフト溶液プロセスによるリン酸セリウム系化合物の形態制御及び光化学特性評価 (2007)
  • Author(s): 佐藤千草
  • Organizer: 平成19年度化学系学協会東北大会
  • Place of Presentation: 山形
  • Year and Date: 2007-09-23
• [Presentation] 水溶液プロセスにより合成したリン酸セリウム系化合物の光化学特性評価及び形態制御 (2007)
  • Author(s): 佐藤千草
  • Organizer: 社団法人日本セラミックス協会第20回秋季シンポジウム
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2007-09-12
• [Presentation] Panoscopic Assembling and UV-shielding Properties of Calcia-Doped Ceria with Micaceous Lepidcrocite Type Potassium Lithium Titanate via Soft Chemical Processes (2007)
  • Author(s): Tsugio Sato
  • Organizer: International Conference on Materials for Advanced Technologies 2007 (ICMAT2007)
  • Place of Presentation: Singapore
  • Year and Date: 2007-07-05
• [Presentation] 雲母状含水リン酸セリウムの水熱合成と紫外線遮蔽剤 (2007)
  • Author(s): 佐藤次雄
  • Organizer: 無機マテリアル学会第114回学術講演会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2007-06-08
• [Book] 添加剤の選定活用と規制 (第3章第2節 紫外光吸収剤) (2008)
  • Author(s): 佐藤次雄(共著)
  • Publisher: 技術科学協会
• [Book] 実力養成化学スクール3『セラミックス材料化学』第5章セラミックスの化学的機能 (2005)
  • Author(s): 佐藤次雄(分担)
  • Total Pages: 25
  • Publisher: 丸善株式会社
• [Patent(Industrial Property Rights)] 板状チタン酸塩からなる光輝性顔料及びそれを含有する化粧料 (2006)
  • Inventor(s): 佐藤次雄, 殷シュウ, 粂井貴行
  • Industrial Property Rights Holder: 佐藤次雄, 殷シュウ, 株式会社ファンケル
  • Industrial Property Number: 2006-356073
  • Filing Date: 2006-12-28
• [Patent(Industrial Property Rights)] 複合紫外線遮断剤、化粧料および樹脂組成物 (2005)
  • Inventor(s): 滕本津佳, 玉置篤, 佐藤次雄, 殷しゅう, エルトニ・アーメド・エルトニ・モハメド・アリ
  • Industrial Property Rights Holder: 日本電工, 東北大学
  • Patent Publication Number: 2006-316107
  • Filing Date: 2005-05-10
  • Acquisition Date: 2006-11-24
• [Patent(Industrial Property Rights)] 複合紫外線遮断剤、化粧料および樹脂組成物 (2005)
  • Inventor(s): 藤本 津佳他
  • Industrial Property Rights Holder: 東北大学, 日本電工
  • Industrial Property Number: 2005-137508
  • Filing Date: 2005-05-10