Development of novel metal oxynitride inorganic pigments preparable by safe materials and processes

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02439
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 26020:Inorganic materials and properties-related
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: KATAGIRI Kiyofumi 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (30432248)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 増井 敏行 鳥取大学, 工学研究科, 教授 (00304006) ; 樽谷 直紀 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (60806199)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 複合アニオン化合物 / 金属酸窒化物 / 無機顔料 / 色材 / 固体窒素源

Outline of Final Research Achievements

In the field of inorganic pigments, one of the research goals is to replace conventional materials containing toxic elements with materials synthesized with safe materials and processes. However, there are many issues to be solved even in metal oxynitride materials, one of the most promising candidates. Therefore, in this research project, new metal oxynitride-based inorganic pigments that express a variety of colors with safe materials and processes was developed by utilizing the metal oxynitride synthesis method using solid nitriding agents. By using urea as a solid nitriding agent, synthesis of various perovskite-type oxynitrides in a safe process was achieved. Furthermore, it was found that the color of perovskite oxynitrides can be controlled by solid solution with perovskite oxides.

Free Research Field

無機材料科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

鉛などの重金属を含む無機顔料は、人の健康や環境に及ぼす悪影響への懸念から使用が制限されつつあり、代替材料の開発は急務である。金属酸窒化物は、毒性の懸念のない金属元素を用いて鮮やかな色を呈する物質が得られることからその有力な候補であるが、その合成過程で毒性の高いアンモニアガスを必要とすることが大きな欠点であった。本研究課題ではアンモニアガスの代わりに安全性の高い固体窒素源を用いて様々なペロブスカイト型酸窒化物の合成を達成しており、用いる物質と合成プロセスいずれにおいても安全性を確保できることから持続可能な色材利用に向けて社会的意義がある。また固体窒素源から窒化過程の解析の成果は学術的意義も高い。