2020 Fiscal Year Annual Research Report
Highly-integrated implementation of catalyst and sensor materials by gas-phase coating and aligned deposition of nano-sized fibrous objects
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18K18979
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
島田 学 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (70178953)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
久保 優 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (00633752)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | 機能性複合材料合成 / 静電堆積 / カーボンナノチューブ / CVD / エアロゾル凝集 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、触媒またはセンサーの機能を有する材料に対して大きな有効面積と到達性を付与するために、これらの材料で被覆された多数の繊維状物体が基材面に対して概ね垂直に配置された形態を実現できる、反応析出や粒子凝集で被覆した繊維状物体を気流と静電気力によって配向させて基材へ堆積させるプロセスを構築することを目的としている。本年度までの研究実績の概要は、以下のとおりである。
１．前年度までに検討してきた酸化チタンと酸化亜鉛によるカーボンナノチューブ（CNT）の気中浮遊被覆について、プラズマCVDの操作条件等の被覆条件を変えた検討を続け、被覆条件と生成した被覆層の形態、結晶相、化学組成などの性状の関係を整理した。これに加えて、酸化亜鉛被覆については、被覆物質の原料物質を、前年度とは異なり蒸気でなくCNTを含む液滴として供給するという、より簡便な方法を開発し、この方法でもCNT被覆が可能であることを示せた。
２．前年度までに製作した、繊維状物体を堆積基板に輸送するための堆積チャンバを改良して、浮遊CNTに電場がより効果的に働く構造とした。また基板の表面に到達・沈着したCNTが直ちに固定化されるように表面を処理した。そのうえで、チャンバ内の流動状態と電場を種々変化させたところ、CNTが基板に対して概ね垂直配向して固定化される条件を見出せた。
３．被覆材料の酸化チタンについては、紫外光および可視光の照射下における有機物の分解反応試験により、光触媒材料としての性能を実証できた。酸化亜鉛については、過酸化水素を用いた酸化還元反応試験によって、センサー材料として使用される可能性を示せた。
４．以上の検討を通じて、触媒・センサー材料が薄膜状または粒状の被覆層を形成しているCNTを、反応・検出の場において望ましい形態で配置できることがわかり、これを実現する手法を得ることができた。
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