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Development of photocatalysts based on alkaline earth metal ferrites with specific surface structure for sterilizing Escherichia coli.

Research Project

Project/Area Number 16K06782
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Structural/Functional materials
Research InstitutionKitakyushu National College of Technology

Principal Investigator

Obata Kenji  北九州工業高等専門学校, 生産デザイン工学科, 准教授 (70370046)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 松嶋 茂憲  北九州工業高等専門学校, 生産デザイン工学科, 教授 (80229476)
水野 康平  北九州工業高等専門学校, 生産デザイン工学科, 准教授 (80342583)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywords光触媒 / 光殺菌 / 鉄系複合酸化物 / 無機微粒子の合成 / 可視光応答 / CaFe2O4 / MgFe2O4 / WO3 / 微細構造制御 / 大腸菌殺菌 / LED / 生体・医療・福祉材料
Outline of Final Research Achievements

This research aims to develop novel photocatalysts based on alkaline earth metal ferrites (AFe2O4, A = Ca or Mg) for sterilizing Escherichia coli. We determined that Si or Zr-containing CaFe2O4 particles had a porous structure, whereas the crystallite growth of MgFe2O4 powder was remarkably suppressed by adding lanthanoid atoms (Ln = La, Nd, Sm, Gd, and Dy). In the initial stage of evaluating the sterilization, we examined the photocatalytic activity for the decomposition of isopropanol. The p-n junction-type photocatalyst based on Zr-containing CaFe2O4 with a three-dimensional network structure and WO3 nanoparticles could effectively decompose isopropanol under visible-light irradiation. Furthermore, we prepared WO3, a visible-light-responsive photocatalyst, and constructed a model using fluorescence microscopy to visualize the bactericidal effect of the photocatalyst against Escherichia coli.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

AFe2O4は、電気化学デバイス,ガス吸着剤,酸化触媒や光触媒等の分野で広く研究されているが、試料調製において細孔径や表面形態制御に成功していない。また、空間場まで設計して構築された光殺菌システムに関する報告例も見当たらない。この高効率光殺菌システムでは、従来法の酸化チタンでは不可能であったLED灯での作動の可能性を大きく前進させるものであり、病院や養護施設での環境の向上が大いに期待できる。さらに本研究の知見は、触媒化学, 電気化学, 環境科学分野などでの機能性材料開発においても重要であり、材料科学の発展に大いに貢献するものである。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (34 results)

All 2019 2018 2017 2016 Other

All Journal Article (14 results) (of which Peer Reviewed: 13 results,  Open Access: 10 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results) Remarks (4 results)

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    • Author(s)
      T. Gake, S. Matsushima, M. Arai, K. Obata
    • Journal Title

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      Volume: 127 Issue: 1 Pages: 50-55

    • DOI

      10.2109/jcersj2.18167

    • NAID

      130007542359

    • ISSN
      1348-6535, 1882-0743
    • Year and Date
      2019-01-01
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      Volume: 51 Pages: 57-60

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      水野康平, 小畑賢次, 藤野高彰, 松嶋茂憲
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      小畑賢次, 藤野高彰, 松嶋茂憲, 水野康平
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      Volume: 51 Pages: 77-80

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      T. Gake, K. Ninomiya, K. Obata, M. Arai, S. Matsushima
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      Journal of the Ceramic Society of Japan

      Volume: 125 Issue: 7 Pages: 574-578

    • DOI

      10.2109/jcersj2.17046

    • NAID

      130006899910

    • ISSN
      1348-6535, 1882-0743
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      International Training Institute for Materials Science

      Volume: - Pages: 314-316

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      K. Obata, K. Mizuta, Y. Obukuro, G. Sakai, H. Hagiwara, T. Ishihara, S. Matsushima
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      Sensors and Materials

      Volume: 28 Pages: 593

    • DOI

      10.18494/SAM.2016.1277

    • ISSN
      0914-4935, 2435-0869
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      A. Doi, M. Nishibori, K. Obata, T. Suzuki, K. Shimanoe, S. Matsushima
    • Journal Title

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      Volume: 124 Issue: 7 Pages: 777-780

    • DOI

      10.2109/jcersj2.16042

    • NAID

      130005161663

    • ISSN
      1348-6535, 1882-0743
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      松嶋茂憲, 小畑賢次
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      Bulletin of the Ceramic Society of Japan

      Volume: 51 Pages: 305-309

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      首都大学東京(神奈川県八王子市)
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      水田圭祐, 小畑賢次, 小袋由貴, 酒井剛, 萩原英久, 石原達己, 松嶋茂憲
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      タワーホール船堀(東京都江戸川区)
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      2016-11-14
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      北九州国際会議場(福岡県北九州市)
    • Year and Date
      2016-07-02
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  • [Remarks] 北九州工業高等専門学校生産デザイン工学科 松嶋・小畑研究室ホームページ

    • URL

      http://w3-chem.kct.ac.jp/~smatsu/top.htm

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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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