2023 Fiscal Year Annual Research Report
不動態膜に覆われた金属チタン表面をアナターゼ型光触媒機能膜に変換する簡便法の開発
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19K05112
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| Research Institution | Tokyo University of Science, Yamaguchi |
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Principal Investigator |
石川 敏弘 山陽小野田市立山口東京理科大学, 工学研究科, 教授 (60756104)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 金属チタン / 表面 / 光触媒機能 / アナターゼ型酸化チタン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
金属チタン表面に存在する不動態膜(ルチル型酸化膜)の生成メカニズムを熱力学的に明らかにさせ、チタン表面を簡便な手法で光触媒機能を有するアナターゼ型酸化膜を形成させることに成功した。金属チタン表面の機能化に、簡便な空気中酸化によるアナターゼ型酸化膜形成に関する報告は今回の我々の研究が初めてとなる。ここでは、私たちがこれまでに開発してきたTiO2/SiO2系光触媒材料に関する知見、すなわち「シリカが共存する場合はアナターゼ型酸化チタンが1200℃の大気中でも安定に存在すると言う知見(Natureに発表)」を金属チタン表面の酸化反応に適用している。我々は、金属チタン表面に存在する不動態膜の除去法や機能化に関する研究を行っている中で、シュウ酸のような還元力を有する有機酸で処理するだけで、湿潤条件下で安定な水素化チタン(TiH2)が生成し、その表面にシリカ層を生成させた状態で大気中酸化するだけで、金属チタン表面にアナターゼ型酸化膜が生成する可能性を見出した。これらの知見に基づいて、シュウ酸で還元処理された金属チタン表面にポリジメチルシロキサンとテトラブトキシチタンのトルエン溶液を噴霧後大気中で焼成することにより、それぞれシリカとチタニアへと変化し、シリカの四面体構造に誘発されてアナターゼ型のチタニア生成が確認された。得られたアナターゼ型チタニア表面層が形成された金属チタンを疑似体液中に7日間浸漬することによりハイドロアパタイトの効果的な生成が確認された。また、フィルム密着法で紫外線照射後の大腸菌の生菌数が大幅減少していることも確認できており、本研究の大目標の一つである付着細菌の光触媒分解機能についても達成できた。
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