2021 Fiscal Year Research-status Report

高規則性ナノスルーホールメンブレンの作製と機能的応用

Research Project

Project/Area Number	20K05171
Research Institution	Tokyo Metropolitan University
Principal Investigator	柳下崇東京都立大学, 都市環境科学研究科, 准教授 (50392923)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	陽極酸化 / スルーホールメンブレン / 高規則性
Outline of Annual Research Achievements	2020年度の検討において，二種類の電解液を用いて二回の陽極酸化を行うと，溶解性の異なる二層構造を有するポーラス酸化物が作製でき，エッチングによって皮膜底部を選択的に溶解除去することでメンブレンンの効率的な作製が可能となることを示した．2021年度は，新規なスルーホールメンブレンの作製手法を開発することを目的に原子層堆積（ALD)を用いた手法について検討を行った．本検討を進める中で，Alの陽極酸化によって形成されたポーラスアルミの表面にTiO2をALDによって製膜すると，表面に形成されたTiO2層がエッチングマスクとして機能するためアルミナ層の溶解が阻害されることを見出した．この発見にもとづいて，ALD後の試料に再度陽極酸化を行うと，TiO2のコーティング層が形成されたポーラスアルミナ底部に新たにTiO2がコーティングされていないアルミナ層の形成を行った．これにより，TiO2層の有無による溶解性の異なる二層構造からなるポーラス皮膜の作製が可能となった．得られた試料にエッチングを行うと，TiO2がコートされていないアルミナ層が選択的に溶解除去され，メンブレンの剥離が可能となることを見出した．ALD法によれば，高アスペクト比の細孔であっても，その内壁に均一なコーティング膜の形成が可能であるため，本手法は，高アスペクト比のメンブレンを作製するための手法としても有効であることが確認された．更には，ALDを用いた手法で二層構造の作製を行う際には，ALD前後に行う陽極酸化を同じ条件で行うことができるため，従来法では適用が困難であった細孔周期が700nmを超える大周期の試料に対しても適用できることを明らかにした．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 計画通り順調に進んでおり，また，新規なアルミナスルーホールメンブレンの作製プロセスを確立することもできた．
Strategy for Future Research Activity	2021年度の検討で新規に見出した「陽極酸化とALDを組み合わせた二層陽極酸化法」で作製されるアルミナメンブレンは，その表面にTiO2層を有しているため，光触媒特性を有するフィルターメンブレンとしての利用が期待できる．2022年度の検討では，表面にTiO2層を有するアルミナメンブレンのフロースルー型光触媒への応用について検討をすすめる．具体的には，細孔配列規則性や細孔径，細孔深さが光触媒特性に与える影響につて評価を進める予定である．
Causes of Carryover	研究に関しては順調に進捗しているが，申請時に購入を予定していたキセノンランプが，現有装置である紫外線ランプで代用できていることから，繰越金が生じている．2022年度の円筒において，可視光の使用が必要になった際には，予定通りキセノンランプの購入を行う計画である．