| Project/Area Number |
21K18823
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 26:Materials engineering and related fields
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
河村 剛 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10548192)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | 酸化鉄 / 光触媒 / 表面プラズモン共鳴 / ナノ多孔構造 |
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| Outline of Research at the Start |
酸化鉄は安価・安全であるため、もし高い機能を付与することができれば、大きな需要が見込まれる。そこで本研究では、酸化鉄をベースとした新規光触媒の合成を目指す。酸化鉄のナノサイズ化や適切な助触媒の添加、表面プラズモン共鳴の利用などが可能な材料のデザインと合成を行い、その形態や光触媒特性を詳細に調査する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
酸化鉄は安価で安全、かつ多量に採掘可能な素材であるため、有用な機能を付与できれば実用化に大変向いていると言える。そこで、酸化鉄をベースとしたナノ材料を作製し、高い光触媒・環境浄化性能を実現することを目的として、多様な形状・構造・組成を有する酸化鉄を液相法で合成した。共沈法や水熱合成法などを用いて、多様な形態の酸化鉄ナノ粒子の合成に成功した。さらに、助触媒やプラズモニックナノ粒子との複合化による、酸化鉄ナノ粒子ベースの複合材料も合成した。他にも、金属鉄基板の陽極酸化や熱酸化、水蒸気熱酸化によるナノ構造膜の作製も行い、その構造と特性を詳細に評価した。
光触媒性能や重金属吸着特性を評価するために、メチレンブルーやメチルオレンジなど様々な色素分子の光消色反応や、汚染水中からの6価クロムの除去性能を調べた。光触媒特性評価時には、pHの調整や酸化還元犠牲剤の使用、硫酸鉄の添加、使用する光源の変更などをすることで、多様な条件での光触媒特性を評価し、その反応メカニズムを調査した。6価クロム吸着量の調査でも同様にpHの調製が重要であったため、条件を振って性能の比較を行った。
結果として、特にプラズモニックナノ粒子を担持した酸化鉄ナノ粒子の系において、特性の向上が見られたため、その光触媒メカニズムの考察を行い、学会での発表を行った。酸化鉄ナノ構造膜の作製においても、多様な形態を再現性良く作製するプロセスの開発ができたため、複数の学会発表を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
修士学生２名と学部学生１名に、本研究に深くかかわる研究テーマを与えて研究を実施しており、特にマンパワーが必要な合成プロセスの開発・検証が大きく進んだ。多様なナノ構造の作製とその構造評価において多くの成果が得られた。一方で、特に光触媒としての性能は大きな向上に至っておらず、引き続きの研究実施が必要である。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究を発展的に継続することに加えて、論文発表に向けた不足データの取得とデータ整理を進める。夏頃までに論文を完成させ、年度内の公開を目指す。
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Report
(2 results)
Research Products
(19 results)
