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Development of novel metal oxynitride inorganic pigments preparable by safe materials and processes

Research Project

Project/Area Number 20H02439
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 26020:Inorganic materials and properties-related
Research InstitutionHiroshima University

Principal Investigator

KATAGIRI Kiyofumi  広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (30432248)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 増井 敏行  鳥取大学, 工学研究科, 教授 (00304006)
樽谷 直紀  広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (60806199)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥18,070,000 (Direct Cost: ¥13,900,000、Indirect Cost: ¥4,170,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2020: ¥10,660,000 (Direct Cost: ¥8,200,000、Indirect Cost: ¥2,460,000)
Keywords複合アニオン化合物 / 金属酸窒化物 / 無機顔料 / 色材 / 固体窒素源
Outline of Research at the Start

色材である無機顔料において有害元素を含むもの従来のものから、安全な物質およびプロセスで合成された材料へ転換する機運が高まっている。金属酸窒化物材料はその有力な候補の1つであるが、解決すべき課題がいまだ多く存在する。本研究課題では、研究代表者が開発した固体窒素源による酸窒化物合成法を活用し、さらに、カチオン(金属)とアニオン(酸素/窒素)の組成や欠陥サイトの生成を制御することで、安全な物質とプロセスで多彩な色を発現する新規酸窒化物系無機顔料の開発を目指す。前駆体の調製法や固体窒素源の選択、熱処理条件の制御などによって求める色を実現する設計のための新たな方法論の構築と学理の確立へと研究を展開する。

Outline of Final Research Achievements

In the field of inorganic pigments, one of the research goals is to replace conventional materials containing toxic elements with materials synthesized with safe materials and processes. However, there are many issues to be solved even in metal oxynitride materials, one of the most promising candidates. Therefore, in this research project, new metal oxynitride-based inorganic pigments that express a variety of colors with safe materials and processes was developed by utilizing the metal oxynitride synthesis method using solid nitriding agents. By using urea as a solid nitriding agent, synthesis of various perovskite-type oxynitrides in a safe process was achieved. Furthermore, it was found that the color of perovskite oxynitrides can be controlled by solid solution with perovskite oxides.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

鉛などの重金属を含む無機顔料は、人の健康や環境に及ぼす悪影響への懸念から使用が制限されつつあり、代替材料の開発は急務である。金属酸窒化物は、毒性の懸念のない金属元素を用いて鮮やかな色を呈する物質が得られることからその有力な候補であるが、その合成過程で毒性の高いアンモニアガスを必要とすることが大きな欠点であった。本研究課題ではアンモニアガスの代わりに安全性の高い固体窒素源を用いて様々なペロブスカイト型酸窒化物の合成を達成しており、用いる物質と合成プロセスいずれにおいても安全性を確保できることから持続可能な色材利用に向けて社会的意義がある。また固体窒素源から窒化過程の解析の成果は学術的意義も高い。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (77 results)

All 2023 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (21 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 19 results,  Open Access: 13 results) Presentation (52 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 3 results) Book (1 results) Remarks (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Novel inorganic orange pigments based on BiFeWO<sub>6</sub>2022

    • Author(s)
      Takemura Akari, Shobu Yusuke, Minagawa Kohei, Masui Toshiyuki
    • Journal Title

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      Volume: 130 Issue: 1 Pages: 39-43

    • DOI

      10.2109/jcersj2.21097

    • NAID

      130008139170

    • ISSN
      1348-6535, 1882-0743
    • Year and Date
      2022-01-01
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    • Author(s)
      Takuya Sakata, Sohta Urushidani, Naoki Tarutani, Kiyofumi Katagiri, Kei Inumaru, Kyohei Koyama, Nozomu Iwata and Yuji Masubuchi
    • Journal Title

      Materials Advances

      Volume: - Issue: 12 Pages: 4899-4907

    • DOI

      10.1039/d2ma00378c

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    • Journal Title

      Journal of Sol-Gel Science and Technology

      Volume: 104 Issue: 3 Pages: 456-463

    • DOI

      10.1007/s10971-022-05846-5

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    • Journal Title

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      Volume: 23 Issue: 9 Pages: 4686-4686

    • DOI

      10.3390/ijms23094686

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      Journal of Sol-Gel Science and Technology

      Volume: - Issue: 3 Pages: 685-693

    • DOI

      10.1007/s10971-022-05801-4

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      Volume: 4 Issue: 8 Pages: 1430-1435

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      10.1039/d2ra02483g

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      120007193919

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      Volume: 12 Issue: 36 Pages: 40768-40777

    • DOI

      10.1021/acsami.0c10588

    • NAID

      120007140155

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      福﨑 亮太・樽谷 直紀・片桐 清文・犬丸 啓
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      日本セラミックス協会2022年年会
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      日本セラミックス協会2022年年会
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      漆谷 想太・吉行 里紗・坂田 拓也・樽谷 直紀・片桐 清文・犬丸 啓
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      第11回CSJ化学フェスタ
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      第11回CSJ化学フェスタ
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      Naoki Tarutani, Yuki Kinoshita, Souta Urushidani, Eiki Kikuchi, Kiyofumi Katagiri, Kei Inumaru
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      International Conference on Mixed-Anion Compounds
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      Takuya Sakata, Sohta Urushidani, Risa Yoshiyuki, Naoki Tarutani, Kiyofumi Katagiri, Kei Inumaru
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      International Conference on Mixed-Anion Compounds
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      坂田 拓也・漆谷 想太・樽谷 直紀・片桐 清文・犬丸 啓
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      漆谷 想太・吉行 里紗・坂田 拓也・樽谷直紀・片桐 清文・犬丸 啓
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      日本セラミックス協会2021年年会
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      日本セラミックス協会2021年年会
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  • [Book] Bioceramics From Macro to Nanoscale(分担執筆)2021

    • Author(s)
      Kiyofumi Katagiri
    • Total Pages
      23
    • Publisher
      Elsevier
    • ISBN
      9780081029992
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    • URL

      https://www.hiroshima-u.ac.jp/system/files/159179/20210225_pr01.pdf

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      https://www.hiroshima-u.ac.jp/news/63329

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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 造色粒子及び構造色粒子を含む構造色顔料2021

    • Inventor(s)
      山中陵弘・樽谷直紀・片桐清文・荒井雄介・金賢枝ほか
    • Industrial Property Rights Holder
      AGC株式会社
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2021-130186
    • Filing Date
      2021
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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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