2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of photocatalysts based on alkaline earth metal ferrites with specific surface structure for sterilizing Escherichia coli.
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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 / MgFe2O4 / 微細構造制御 / 大腸菌殺菌 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、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を最適化し、室内灯照射下で高効率な光殺菌能を有する光触媒の開発を目指した。最終年度は、①異種元素（ランタノイド＝Dy，Gd，Sm，Nd，La）添加によるMgFe2O4の微細化機構の解明、②異種元素を添加したMgFe2O4微粒子の物性の評価、③WO3による大腸菌群の光殺菌性能を重点的に評価した。①では、ランタノイドを添加したMgFe2O4のラマン分光測定を行い、添加元素，添加量，原子間距離の変化を調べた。Fe－O間の結合距離は、イオン半径が小さいランタノイドを添加すると拡張し、大きい元素では逆に収縮することがわかった。La添加MgFe2O4の光電子分光（XPS）測定では、La添加により酸素空孔が生成することが示唆された。粉末X線回折（XRD）測定により、イオン半径の小さい元素添加は、MgFe2O4結晶内に大きな格子歪を引き起こすことがわかった。この格子歪が結晶子成長を抑制し、微粒子化を促進している可能性が指摘された。さらに、La添加MgFe2O4の透過型電子顕微鏡（TEM）分析では、添加量が5mol%まではLaはMgFe2O4の格子間に存在し、10mol%ではMgFe2O4表面に析出し、LaFeO3相を形成することがわかった。②では、La添加MgFe2O4について、電気的特性を確認するためにCOガスに対する電気抵抗変化を調べた。その結果、10mol%添加試料が優れた特性を示し、p型半導体と類似した挙動を示した。このことは、n型半導体であるWO3とヘテロ接合することでWO3で光誘起された電子やホールの再結合の抑制効果があることを示唆する。③では、WO3について、可視光照射下（λ>420nm）で大腸菌に対する殺菌能を評価したところ、殺菌効果が期待できることがわかった。
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