2017 Fiscal Year Research-status Report
特異的表面構造を有する鉄系複合酸化物をベースにしたLED光殺菌システムの開発
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16K06782
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| Research Institution | Kitakyushu National College of Technology |
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Principal Investigator |
小畑 賢次 北九州工業高等専門学校, 生産デザイン工学科, 准教授 (70370046)
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| 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)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| 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 / LED / CaFe2O4 / 微細構造制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、熱的及び化学的に安定なアルカリ土類フェライト：AFe2O4 (A = Mg, Ca)に着目し、特異的微細構造の制御やヘテロ接合界面の最適化を行うことで、室内灯（LED）照射下で高効率に作用する光殺菌システムを開発するものである。具体的には、①異種元素添加によるAFe2O4の微細構造変化メカニズムの解明，②異種元素添加によるAFe2O4の多孔体形成条件の最適化，③室内灯（LED）による大腸菌群の光殺菌システムの開発を目的とし、研究を進めている。
平成29年度では、具体的に①ランタノイドを添加したMgFe2O4、及び②Zr元素を添加したCaFe2O4の微細構造制御、③蛍光顕微鏡観察による生菌数評価システムの開発について重点的に研究を行った。項目①では、MgFe2O4にランタノイド（Dy，Gd，Sm，Nd，La）を添加すると微粒子化し、特にイオン半径の小さなDy元素を添加すると800℃で2時間処理しても、結晶子サイズは10数nmであった。項目②では、Zr 添加CaFe2O4は、Feに対する添加量1～10 mol%，熱処理温度範囲600～900℃として合成した。試料表面は、走査型電子顕微鏡（SEM）により行い、細孔径は窒素ガス吸脱着等温測定により行った。700℃処理した試料では、3～7 mol%添加でメソ細孔が形成され、5 mol%添加で3次元ネットワーク構造を形成された。また、5mol%添加試料では、700℃処理でネットワーク構造が形成され、それ以上の温度ではメソ細孔が消失することが観察された。Zr添加CaFe2O4について、ガス検知性能を評価すると、5 mol%添加試料が最も優れた特性を示した。項目③では、蛍光顕微鏡観察による簡便な菌数評価方法について検討を行ったところ、大腸菌の殺菌状態は臭化プロピジウム（PI）による死菌体染色により評価できることを確認した。
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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
平成29年度は、アルカリ土類フェライト（MgFe2O4 及び CaFe2O4）について、(1) 微細構造変化メカニズムの解明, (2) Zr添加によるCaFe2O4多孔体形成条件の最適化、さらに (3) 蛍光顕微鏡観察による簡便な生菌数評価システムの開発を目的とし、概ね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
30年度（最終年度）は、29年度の研究計画を継続して、アルカリ土類フェライト（CaFe2O4, Ca2Fe2O5, MgFe2O4）について、異種原子添加による微粒子化, 多孔体形成条件の最適化を図る。また、WO3やBi系複合酸化物などの可視光吸収性半導体酸化物を用いてヘテロ接合型光触媒を調製し、LED照射下での光触媒活性試験を実施する。
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| Causes of Carryover |
研究計画の変更及び研究を遂行する上での大きな問題点は、生じていない。
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