2005 Fiscal Year Annual Research Report
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17206070
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
正橋 直哉 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (20312639)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
奥 正興 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (90005968)
松本 洋明 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (40372312)
花田 修治 東北大学, 名誉教授 (10005960)
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| Keywords | 光触媒 / 超弾性 / 抗菌特性 / 生体材料 / 価電子制御 |
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| Research Abstract |
本研究は生体特性に優れたTi-Nb-Sn三元合金の表面にTiO_2光触媒をコーティングすることで、抗菌性等の触媒特性を兼備した生体材料の創製を目的とする。これまでの研究からTiO_2へのB添加が光触媒機能の改善に有効であるとの結果を踏まえ、B添加Tiアルコキシド溶液を調整しゾルゲル液へのデイップコーテイング法による製膜を行った。コーティング後に種々の熱処理を施した結果、膜厚が約400nm〜1μmの膜を得ることができ、薄膜X線回折からanatase構造を、光度測定からバンドギャップが約3.2eVであることが明らかとなった。XPS分析の結果、B添加量と熱処理条件の選択により、 Tiの還元に起因するTi 2p XPSのshoulderピークを確認した。紫外線照射による電子構造変化を考察するために、超高真空内で紫外線を照射し、照射前後でのスペクトル変化を解析した結果、照射前はTiの還元が観察できなくても、照射後には上述のshoulderピークを観察した。すなわち、光触媒機能の発現にはTiの還元が関与することが推察でき、Tiの還元に対しB添加は紫外線照射と同じ効果を有することを明らかとした。
一方、生体用TiO_2バルク材を創製するために、SPS法による固化成型とその触媒評価を進めている。粒径7nmあるいは5μmからなるTiO_2粒子を、400-550℃にて555MPaの圧力を印加して作製した結果、粒径7nmからなる粒子を用いた成型体ではほぼanatase構造を、粒径5μmからなる粒子を用いた成型体ではanataseとrutileの複相であった。また前者成型体の理論密度は後者成型体のそれよりも高いことが明らかとなった。バンドギャップは前者では、焼結温度の増加と共に低減するが、後者では焼結温度によらずほぼ3.0eVであった。紫外線照射下における超親水性は、前者成型体の接触角が後者成型体の接触角よりも低いことが明らかとなった。以上より、SPS法はanatase構造のバルク光触媒TiO_2を成型するのに有効な手法であると結論した。
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