2022 Fiscal Year Research-status Report
チタニア光触媒を利用した船体への生物付着防止システムの開発
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19K04875
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| Research Institution | National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology |
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Principal Investigator |
山口 良隆 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (20344236)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 光触媒 / 防汚効果 / 越境生物防止 / ニッチエリア / 船舶 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生物が付着した船舶の移動により、グローバル・スケールでの生物の越境移動が発生している。この事象により、船舶を媒介に侵入した外来種が、ローカルな海洋生態系に影響を及ぼすことが懸念されている。また、船体へ生物の付着を防ぐ主な手段として、Biocideを含有した防汚塗料が使用されている。しかし、シーチェスト等の凸凹のあるニッチエリアへの生物の付着防止について、防汚塗料では、十分な対応が難しいとされている。そのため、ニッチエリアでも有効で高性能な防汚システムが必要であり、開発が期待されている。
そこで、本研究では、陸上や淡水中で効果的な防汚性能があるチタニア(TiO2)光触媒に着目し、海水中において利用可能なTiO2光触媒について研究を実施した。内容として、有機物を含有した海水中にTiO2光触媒を入れて、紫外光照射を行い、有機物の分解試験を実施した。分解対象となる有機物は、光触媒で広く分解インジケーターに使用されているメチレンブルー（MB）を使用した。船体のニッチエリアでの利用を考慮し、人工光を利用する定常的に光照射が可能な光触媒の防汚システムの基礎的知見を得るために研究を実施した。
海水中で光触媒を高活性化するための１つのアイデアとして、TiO2光触媒を焼成処理することが考えられる。本年度は触媒焼成により、有機物の分解活性が向上する可能性について検討をした。焼成による光触媒活性の変化は、表面やバルク及び結晶相やその割合が変わることによると考えられている。本年度は、TiO2光触媒を300から700℃で系統的に焼成し、海水中において有機物分解の触媒活性が向上するかを検討した。
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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
本年度は、触媒活性向上に重点を置いて、研究を実施した。TiO2のBrookite型とP25が、各種TiO2光触媒の中で相対的に海水中でのMB分解の光触媒活性が高いことを本研究内で報告をした。これらの触媒を焼成し、表面やバルクの構造の変化や複数TiO2相の関係性の変化を期待して、光触媒の有機物分解の活性の向上するかについて検討を行った。
Brookite型とP25の2種のTiO2に関して、300から700℃の間で系統的に焼成を行った。それらの各触媒について、海水中でMBの分解試験を行い、各光触媒の性能評価を行った。
P25では、触媒焼成により一部の光触媒について未焼成のものよりMB分解の活性が向上した。Brookiteについては大きく分解活性が向上することは無かった。高温焼成の光触媒は、両者ともに分解活性が低下した。
このように海水中の有機物分解について光触媒活性が向上した光触媒を得られたので、本研究は、おおむね順調に進んでいると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
焼成によって特徴ある活性が得られたTiO2触媒について、電子顕微鏡やX線回折装置等で構造を調べ、未焼成のものと比較を行い、特徴ある活性の要因について議論を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
参加した国際学会が、開催当時にコロナ感染者数が急増したためにリモート対応となり、旅費の項目に変更が生じた。実験についても予定した事が、実施段階においてマイナーチェンジすることがあった。これらの理由で差異が生じたと考えられる。次年度は、触媒の活性の再現性の試験やキャラクタリゼーション等を実施する予定であり、それらの実験の消耗品等に使用する予定である。さらに、本研究の成果をまとめた論文投稿の費用として使用する予定である。
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