Highly-integrated implementation of catalyst and sensor materials by gas-phase coating and aligned deposition of nano-sized fibrous objects

• Project/Area Number: 18K18979
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 27:Chemical engineering and related fields
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: Shimada Manabu 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (70178953)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 久保 優 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (00633752)
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000); Fiscal Year 2020: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2018: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
• Keywords: 機能性複合材料合成 / 静電堆積 / カーボンナノチューブ / CVD / エアロゾル凝集 / 機能性複合材料創製

Outline of Final Research Achievements

Control of the coating of nanoobjects and the configuration of the resulting composites were studied to give a large effective surface area and accessibility to materials having catalytic or sensing functionality. Functional materials could be deposited uniformly on carbon nanotubes with a fibrous morphology. Carbon nanotubes could also be transported and fixed on a substrate in an aligned state. From these results, a method to configure film-shaped or particulate functional materials in a desirable state was obtained.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

触媒装置やガスセンサーなどの小型化を目論んで、材料を固定する基材を小さくすると、光や物質の到達が損なわれやすくなり、機能の損失と材料の無駄が生じる。本研究の成果により、対象とした触媒・センサー材料を大きな有効面積と到達性の両方が付与された形態として調製するプロセスの実現可能性が示されたことには、大いに価値がある。また、異なる被覆物や繊維状物体の利用、他のセンシングデバイスなどへの展開も期待されるため、産業面への波及効果も大きい、意義の高い研究と考える。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Institut Teknologi Sepuluh Nopember(インドネシア)
• [Int'l Joint Research] Institut Teknologi Sepuluh Nopember(インドネシア)
• [Int'l Joint Research] Institut Teknologi Sepuluh Nopember(インドネシア)
• [Journal Article] Fabrication of Hollow TiO₂ Nanotubes via a Simple Gas-Phase Process Using In-Flight Coating Followed by Heat Treatment (2020)
  • Author(s): Kusdianto K.、Hemanth Lakshmipura R.、Kubo Masaru、Shimada Manabu
  • Journal Title: JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING OF JAPAN Volume: 53 Issue: 1 Pages: 45-48
  • DOI: 10.1252/jcej.19we128
  • NAID: 130007787504
  • ISSN: 0021-9592, 1881-1299
  • Year and Date: 2020-01-20
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Effects of Process Conditions on the Morphology of Coating Layer Fabricated on the Surface of Carbon Nanotubes via an In-flight Coating Method (2020)
  • Author(s): Lakshmipura R. HEMANTH、Yoshihiko FUKUMOTO、K. KUSDIANTO、Masaru KUBO、Manabu SHIMADA
  • Journal Title: エアロゾル研究 Volume: 35 Pages: 129-134
  • NAID: 130007877356
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Assessment of Cytokine-Induced Neutrophil Chemoattractants as Biomarkers for Prediction of Pulmonary Toxicity of Nanomaterials (2020)
  • Author(s): Tomonaga Taisuke、Izumi Hiroto、Oyabu Takako、Lee Byeong-Woo、Kubo Masaru、Shimada Manabu、Noguchi Shingo、Nishida Chinatsu、Yatera Kazuhiro、Morimoto Yasuo
  • Journal Title: Nanomaterials Volume: 10 Issue: 8 Pages: 1563-1563
  • DOI: 10.3390/nano10081563
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Effect of Ag loading content on morphology and photocatalytic activity of Ag-TiO2 nanoparticulate films prepared via simultaneous plasma-enhanced chemical and physical vapor deposition (2020)
  • Author(s): Jiang Dianping、Kusdianto K、Kubo Masaru、Shimada Manabu
  • Journal Title: Materials Research Express Volume: 7 Issue: 11 Pages: 116406-116406
  • DOI: 10.1088/2053-1591/abc720
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Bioinspired One-Step Synthesis of Pomegranate-like Silica@Gold Nanoparticles with Surface-Enhanced Raman Scattering Activity (2020)
  • Author(s): Zhou Shujun、Maeda Makoto、Tanabe Eishi、Kubo Masaru、Shimada Manabu
  • Journal Title: Langmuir Volume: 36 Issue: 10 Pages: 2553-2562
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.0c00334
  • NAID: 120006975665
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Photocatalytic Activity of ZnO-Ag Nanocomposites Prepared by a One-step Process using Flame Pyrolysis (2019)
  • Author(s): Kusdianto K.、Widiyastuti W.、Shimada Manabu、Nurtono Tantular、Machmudah Siti、Winardi Sugeng
  • Journal Title: International Journal of Technology Volume: 10 Issue: 3 Pages: 571-571
  • DOI: 10.14716/ijtech.v10i3.2902
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Facile fabrication of HKUST-1 nanocomposites incorporating Fe3O4 and TiO2 nanoparticles by a spray-assisted synthetic process and their dye adsorption performances (2019)
  • Author(s): Kubo Masaru、Moriyama Reina、Shimada Manabu
  • Journal Title: Microporous and Mesoporous Materials Volume: 280 Pages: 227-235
  • DOI: 10.1016/j.micromeso.2019.02.010
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Usefulness of myeloperoxidase as a biomarker for the ranking of pulmonary toxicity of nanomaterials (2018)
  • Author(s): Tomonaga Taisuke、Izumi Hiroto、Yoshiura Yukiko、Myojo Toshihiko、Oyabu Takako、Lee Byeong-Woo、Okada Takami、Marui Takashi、Wang Ke-Yong、Kubo Masaru、Shimada Manabu、Noguchi Shingo、Nishida Chinatsu、Yatera Kazuhiro、Morimoto Yasuo
  • Journal Title: Particle and Fibre Toxicology Volume: 15 Issue: 1 Pages: 41-41
  • DOI: 10.1186/s12989-018-0277-x
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] One-step synthesis of Au@SiO2 yolk-shell nanoparticles (2021)
  • Author(s): Shujun Zhou、Masaru Kubo、Manabu Shimada
  • Organizer: 化学工学会第86年会
• [Presentation] 触媒機能を目指した金平糖型SiO2担持Au ナノ粒子の作製 (2021)
  • Author(s): 周 淑君、岡本 真依、久保 優、島田 学
  • Organizer: 化学工学会第86年会
• [Presentation] 粉塵環境における産業機械用の慣性分離による集塵装置の研究（その2） (2020)
  • Author(s): 中原 涼太、寺坂 穣二、林 秀樹、組谷 賢次郎、大森 敦司、佐藤 拓也、平田 育巳、渡邊 光、島田 学
  • Organizer: 第37回空気清浄とコンタミネーションコントロール研究大会
• [Presentation] 粉塵環境で稼働する産業機械用集塵装置の性能向上 (2020)
  • Author(s): 渡邊 光、平田 育巳、島田 学、中原 涼太、寺坂 穣二、林 秀樹、組谷 賢次郎、大森 敦司、佐藤 拓也
  • Organizer: 第37回エアロゾル科学・技術研究討論会
• [Presentation] 噴霧合成プロセスによるZr 系多孔性金属錯体の合成 (2020)
  • Author(s): 久保 優、三好 祐資、島田 学
  • Organizer: 第37回エアロゾル科学・技術研究討論会
• [Presentation] 浮遊PECVD法によるカーボンナノチューブのZnOコーティング (2020)
  • Author(s): 吉武 春樹、 Hemanth L. R.、久保 優、島田 学
  • Organizer: 化学工学会第51回秋季大会
• [Presentation] 微量検出のための色素を内包したシリカナノ粒子の合成及び性能評価 (2020)
  • Author(s): 玉井 秀治、周 淑君、久保 優、島田 学
  • Organizer: 化学工学会第51回秋季大会
• [Presentation] Fabrication and characterization of copper loaded TiO2 thin films with a hybrid PECVD-PVD process (2020)
  • Author(s): Meditha Hudandini、Dianping Jiang、K. Kusdianto、Masaru Kubo、Manabu Shimada
  • Organizer: 化学工学会広島大会2020
• [Presentation] 高濃度粉塵環境下で稼働する産業機械用の慣性集塵装置 (2020)
  • Author(s): 渡邊 光、平田 育巳、島田 学、中原 涼太、寺坂 穣二、林 秀樹、組谷 賢次郎、大森 敦司、佐藤 拓也
  • Organizer: 化学工学会広島大会2020
• [Presentation] 固体原料併用PECVD法における分散媒が合成された複合薄膜に及ぼす影響 (2020)
  • Author(s): 島田 学、高橋 一真、久保 優
  • Organizer: 化学工学会第85年会
• [Presentation] 多孔性配位高分子HKUST-1 の結晶成長過程の速度論的解析 (2020)
  • Author(s): 久保 優、山﨑 駿、島田 学
  • Organizer: 化学工学会第85年会
• [Presentation] 粉塵環境における産業機械用の慣性分離による集塵装置の研究 (2019)
  • Author(s): 林 秀樹、中原 涼太、組谷 賢次郎、井地 平、平山 道夫、平田 育巳、島田 学
  • Organizer: 第36回空気清浄とコンタミネーションコントロール研究大会
• [Presentation] Microwave Plasma-Enhanced Nanocoatings of Polymethylmethacrylate on Multiwalled Carbon Nanotubes (2019)
  • Author(s): Hemanth, L. R., Y. Fukumoto, K. Nishihara, M. Kubo, M. Shimada
  • Organizer: 11th Asian Aerosol Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Visible-Light Photoactivity of Photocatalytic Ag-TiO2 Nanocomposite Thin Film Prepared via Combined Gas-phase Deposition of Nanoparticles (2019)
  • Author(s): Jiang, D., Y. Masaki, M. Kubo, M. Shimada
  • Organizer: 11th Asian Aerosol Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Effects of Nanoparticle Properties on the Structure of Nanoparticle Agglomerates Generated by Spray-Drying of Suspension of Monodisperse Nanoparticles (2019)
  • Author(s): Kubo, M., H. Hayashido, M. Shimada
  • Organizer: 11th Asian Aerosol Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of Dye-Doped Silica Nanoparticles with Controllable Size as Aerosol Tracer Particles (2019)
  • Author(s): Zhou, S., M. Kubo, M. Shimada
  • Organizer: 11th Asian Aerosol Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The Effect of Catalyst Weight on the Photocatalytic Performance of ZnO-Ag Nanocomposites Prepared by Flame Pyrolysis Method (2019)
  • Author(s): Kusdianto, K., S. Syafrul, M. N. Rahmat, W. Widiyastuti, M. Shimada, D. Jiang, S. Winardi
  • Organizer: Broad Exposure to Science and Technology 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Preparation of coated CNTs in a spray assisted CVD process (2019)
  • Author(s): Hemanth, L. R., Masaru Kubo, Manabu Shimada
  • Organizer: 第36回エアロゾル科学・技術研究討論会
• [Presentation] 気相堆積複合膜の構造・組成制御による光触媒の作製と評価 (2019)
  • Author(s): 姜 殿平、正木 佑弥、 K. Kusdianto、 久保 優、島田 学
  • Organizer: 第36回エアロゾル科学・技術研究討論会
• [Presentation] 気固原料PECVD法における固体原料分散媒が複合薄膜合成に及ぼす影響 (2019)
  • Author(s): 高橋 一真、島田 一雲、久保 優、島田 学
  • Organizer: 第36回エアロゾル科学・技術研究討論会
• [Presentation] 気相法で作製した可視光応答型光触媒としてのAg-TiO2薄膜の評価 (2019)
  • Author(s): 正木 佑弥、姜 殿平、久保 優、島田 学、K. Kusdianto
  • Organizer: 第36回エアロゾル科学・技術研究討論会
• [Presentation] 粉塵環境で稼働する産業機械のための慣性集塵装置 (2019)
  • Author(s): 平田 育巳、島田 学、林 秀樹、中原 涼太、組谷 賢次郎、井地 平、平山 道夫
  • Organizer: 第36回エアロゾル科学・技術研究討論会
• [Presentation] Pdナノ粒子を内包した多孔性配位高分子HKUST-1の噴霧合成 (2019)
  • Author(s): 松本 知樹、久保 優、島田 学
  • Organizer: 第36回エアロゾル科学・技術研究討論会
• [Presentation] 多孔性金属錯体UiO-66の噴霧合成プロセスを用いた合成 (2019)
  • Author(s): 三好 祐資、久保 優、島田 学
  • Organizer: 第36回エアロゾル科学・技術研究討論会
• [Presentation] 噴霧乾燥法により調製した4Aゼオライト凝集体のSr2+吸着特性 (2019)
  • Author(s): 松谷 史矢、久保 優、島田 学
  • Organizer: 第36回エアロゾル科学・技術研究討論会
• [Presentation] 界面活性剤―TiO2ナノ粒子のエアロゾル液滴内自己組織化によるTiO2メソポーラス球の作製 (2019)
  • Author(s): 岡本 真依、周 淑君、久保 優、島田 学
  • Organizer: 第36回エアロゾル科学・技術研究討論会
• [Presentation] 気固原料PECVD法による複合薄膜合成における原料分散媒の影響 (2019)
  • Author(s): 高橋 一真、久保 優、島田 学
  • Organizer: 第13回中四国若手CE合宿
• [Presentation] CVD Synthesis and Photocatalytic Performance Evaluation of Nanocomposite TiO2 Thin Film with Ag Nanoparticles and Carbon Nanotubes (2019)
  • Author(s): Shimada, M., M. Kubo, and I. Shimada
  • Organizer: 18th Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering Congress (APCChE 2019)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Facile Fabrication of HKUST-1 Nanocomposites Incorporating Fe3O4 and TiO2 Nanoparticles by a Spray-Assisted Synthetic Process (2019)
  • Author(s): Kubo, M., R. Moriyama, M. Shimada
  • Organizer: 18th Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering Congress (APCChE 2019)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] One-pot Synthesis of Pomegranate-like Plasmonic Nanoparticles for Surface-Enhanced Raman Scattering (2019)
  • Author(s): Zhou, S., M. Kubo, M. Shimada
  • Organizer: 18th Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering Congress (APCChE 2019)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ナノ粒子懸濁液の噴霧乾燥で調製したエアロゾル凝集体構造に及ぼすナノ粒子性状の影響 (2019)
  • Author(s): 久保 優、林戸洋人、島田 学
  • Organizer: 第57回粉体に関する討論会
• [Presentation] HKUST-1の結晶成長の速度論的解析 (2019)
  • Author(s): 山﨑 駿、久保 優、島田 学
  • Organizer: 第57回粉体に関する討論会
• [Presentation] Development of Polymer Nanocoating Process for CNTs Using In-flight PECVD (2019)
  • Author(s): Hemanth Lakshmipura_R.、Fukumoto Yoshihiko、Kubo Masaru、Shimada Manabu
  • Organizer: 化学工学会第84年会
• [Presentation] 噴霧合成プロセスにおけるHKUST-1MOFの生成効率の向上 (2019)
  • Author(s): 久保 優、石村 元義、島田 学
  • Organizer: 化学工学会第84年会
• [Presentation] エアロゾル粒子堆積法による色素増感太陽電池の光電極膜の作製と評価 (2018)
  • Author(s): 淵 恭彦、姜 殿平、久保 優、島田 学
  • Organizer: 第35回エアロゾル科学・技術研究討論会
• [Presentation] 気固原料同時供給PECVD法による3成分系複合薄膜の作製 (2018)
  • Author(s): 島田一雲、久保 優、島田 学
  • Organizer: 第35回エアロゾル科学・技術研究討論会
• [Presentation] 高効率な多孔性配位高分子HKUST-1の噴霧合成プロセスの開発 (2018)
  • Author(s): 久保 優、石村元義、島田 学
  • Organizer: 第35回エアロゾル科学・技術研究討論会
• [Presentation] ナノ粒子懸濁液の噴霧乾燥で調製したナノポーラス凝集体の構造に及ぼす粒子性状の影響 (2018)
  • Author(s): 林戸洋人、久保 優、島田 学
  • Organizer: 第35回エアロゾル科学・技術研究討論会
• [Presentation] Synthesis of Nanoparticle-embedded Composite Films by Plasma-enhanced CVD Process Using Gaseous and Particulate Raw Materials (2018)
  • Author(s): Shimada M., M. Kubo, Y. Shigematsu, I. Shimada
  • Organizer: 10th International Aerosol Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Effect of Loading Concentration on the Photocatalytic Activity of Ag-TiO2 Nanocomposite Films Fabricated by One-Step Gas-Phase Deposition (2018)
  • Author(s): Jiang, D., K. Kusdianto, M. Kubo, M. Shimada
  • Organizer: 10th International Aerosol Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Polymer and Metal Oxides Coating of Multiwalled Carbon Nanotubes by Spray-Assisted Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition (2018)
  • Author(s): Hemanth, L. R., K. Nishihara, M. Kubo, M. Shimada, K. Kusdianto
  • Organizer: 10th International Aerosol Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Facile Synthesis of Magnetic Metal-Organic Framework Nanocomposites by Spray-Assisted Synthesis (2018)
  • Author(s): Kubo, M. M. Shimada
  • Organizer: 10th International Aerosol Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Ag粒子とTiO2粒子の堆積で作製した複合薄膜の可視光照射下での光触媒活性 (2018)
  • Author(s): 正木 佑弥、姜 殿平、久保 優、島田 学
  • Organizer: 化学工学会第50回秋季大会
• [Presentation] 噴霧乾燥法により調製したゼオライト凝集体のSr2+吸着 (2018)
  • Author(s): 松谷 史矢、久保 優、島田 学
  • Organizer: 化学工学会第50回秋季大会
• [Presentation] 噴霧合成プロセスを用いた多孔性配位高分子UiO-66の合成 (2018)
  • Author(s): 三好 祐資、久保 優、島田 学
  • Organizer: 化学工学会第50回秋季大会
• [Presentation] Generation and Processing of Fine Particles in Gas-phase Environment (2018)
  • Author(s): Shimada M.
  • Organizer: 1st International Symposium of Indonesian Chemical Engineering (ISIChem) 2018
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Photocatalytic Activity of ZnO-Ag Nanocomposites Prepared by a One-Step Process Using Flame Pyrolysis (2018)
  • Author(s): Kusdianto, K., W. Widiyastuti, M. Shimada, T. Nurtono, S. Machmudah, S. Winardi
  • Organizer: 1st International Symposium of Indonesian Chemical Engineering (ISIChem) 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Effects of Tungsten Oxide on Lungs Following Inhalation (2018)
  • Author(s): Marui, T., Y. Yoshiura, T. Tomonaga, H. Izumi, Y. Fujisawa, C. Nishida, K. Yatera, M. Kubo, M. Shimada, Y. Morimoto
  • Organizer: 23rd Congress of the Asian Pacific Society of Respirology (APSR 2018)
  • Int'l Joint Research
• [Book] In Vivo Inhalation Toxicity Screening Methods for Manufactured Nanomaterials (2019)
  • Author(s): Yoshiura, Y., Y. Fujisawa, T. Tomonaga, H. Izumi, T. Oyabu, T. Myojo, M. Kubo, M. Shimada, Y. Morimoto, K. Wiench, L. Ma-Hock, K. S. Jeon, J. S. Yi, I. J. Yu, D. B. Warheit, T. Kobayashi, Y. Oshima, Y. Tsubokura, T. Kayashima, M. Nakaiほか20名
  • Total Pages: 223
  • Publisher: Springer
  • ISBN: 9789811384325
• [Book] Powder Technology Handbook, Fourth Edition (2019)
  • Author(s): Shimada, M., S. Matsusaka, H. Masuda, K. Higashitani, H. Makino, T. Andoh, T. Bonakdar, X. Chen, L. A. Connal, V. S. J. Craig, R. Dobashi, S. Endoh, Y. Endo, E. Forbes, G. V. Franks, M. Fuji, F. Fujii, T. Fujimoto, T. Fujita, K. Fujiwaraほか70名
  • Total Pages: 647
  • Publisher: CRC Press
  • ISBN: 9780367862800
• [Book] カーボンナノチューブの表面処理・分散技術と複合化事例 (2019)
  • Author(s): 島田 学、久保 優、乗松 航、中川 清晴、三重野 哲、鈴木 信三、丸山 隆浩、太田 和親、白須 圭一、井上 翼、前田 優、永徳 丈、田中 孝明、中野 満、上野 智永、中嶋 直敏、佐野 正人、川本 益揮、井上 均、野口 徹ほか36名
  • Total Pages: 456
  • Publisher: 技術情報協会
  • ISBN: 9784861047725
• [Book] プラズマCVDにおける成膜条件の最適化に向けた反応機構の理解とプロセス制御・成膜事例 (2018)
  • Author(s): 白藤立、松田彰久、市川幸美、林康明、加藤俊顕、鈴木弘郎、金子俊郎、篠原正典、猪原武士、柳生義人、大島多美子、川崎仁晴、山田英明、尾関和秀、山内智、髙洋志、村上彰一、東和文、寅丸雅光、牟田浩司、小島洋治、島田学、久保優
  • Total Pages: 328
  • Publisher: サイエンス＆テクノロジー株式会社
  • ISBN: 9784864281706