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新しい環境調和型の黒色遮熱、赤色無機顔料の開発

Research Project

Project/Area Number 18J23369
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Inorganic materials/Physical properties
Research InstitutionTottori University
Research Fellow 岡 亮平  鳥取大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
Project Period (FY) 2018-04-25 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2020: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2019: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2018: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Keywords結晶場 / d-d遷移 / リートベルト解析 / 光吸収 / 色彩評価 / 無機顔料 / 環境調和型 / 黒色遮熱顔料 / 赤色 / 日射反射率 / 結晶構造 / 発色機構 / アルカリ土類金属 / 複合酸化物
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、新規な優環境型の黒色遮熱、赤色無機顔料を創製し、得られた顔料の発色機構や近赤外反射機構の解明を目指したものである。
2019年度(2年目)の研究で、新規な赤色無機顔料の母材としてLi2MnO3を選択し、Li+サイトにNa+を固溶させることで、試料色が橙色から深紅色へと変化することを見出した。そこで2020年度(3年目)は、2年目の研究によって開発した(Li1-xNax)2MnO3(x = 0, 0.07)顔料について、リートベルト解析により結晶構造を精密化した。その結果、Li+サイトへのNa+の固溶により、Mn(2)-O間の平均結合距離は伸長し、[Mn(2)O6]八面体の歪みは大きくなることがわかった。これら[Mn(2)O6]八面体の立体構造の変化により、Mn4+のd-d遷移による光吸収帯が変化することで、試料の色調が変化することを明らかにした(ACS Omega, 2020, 5, 13108)。
加えて、赤色と同じ暖色系の1つである黄色を呈する無機顔料として、Ca1-xEuxZrO3 (0 ≦ x ≦ 1)を開発した。X線光電子分光スペクトル解析及びリートベルト解析を行った結果、試料内にはEu2+とEu3+が混在し、試料表面ではEu3+が、バルク領域ではEu2+がそれぞれ支配的に存在することを明らかにした。合成した試料の中で、Ca0.7Eu0.3ZrO3において、市販黄色顔料であるプラセオジムイエローに匹敵する黄色度(CIE L*a*b*表色系においてb* = +70.7)を実現した(ACS Omega, 2021, 6, 3411)。
以上、本研究では、初年度から最終年度までに新規な環境調和型の赤色無機顔料および黒色遮熱顔料を開発するとともに、赤色と同じ暖色系である黄、橙色顔料の開発に成功した。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(28 results)

All 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results) Presentation (20 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results)

  • [Journal Article] Synthesis and Characterization of Ca1-xEuxZrO3 as Environmentally Friendly Inorganic Yellow Pigments2021

    • Author(s)
      Minagawa Kohei、Nishiguchi Yuichi、Oka Ryohei、Masui Toshiyuki
    • Journal Title

      ACS Omega

      Volume: 6 Pages: 3411-3417

    • DOI

      10.1021/acsomega.0c05959

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effect of [MnO6] Octahedra to the Coloring Mechanism of (Li1-xNax)2MnO32020

    • Author(s)
      Oka Ryohei, Kusukami Kohei, Masui Toshiyuki
    • Journal Title

      ACS Omega

      Volume: 5 Pages: 13108-13114

    • DOI

      10.1021/acsomega.0c01071

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      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 環境調和型の無機顔料2020

    • Author(s)
      岡 亮平、増井敏行
    • Journal Title

      セラミックス

      Volume: 55 Pages: 598-601

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      2020 Annual Research Report
  • [Journal Article] Synthesis and Color Evaluation of Ta5+-Doped Bi2O32019

    • Author(s)
      Ryohei Oka, Yusuke Shobu, Toshiyuki Masui
    • Journal Title

      ACS Omega

      Volume: 4 Pages: 7581-7585

    • DOI

      10.1021/acsomega.9b00555

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      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Improvement of near-infrared (NIR) reflectivity and black color tone by doping Zn2+ into the Ca2Mn0.85Ti0.15O4 structure2019

    • Author(s)
      Oka Ryohei、Iwasaki Senri、Masui Toshiyuki
    • Journal Title

      RSC Advances

      Volume: 9 Pages: 38822-38827

    • DOI

      10.1039/c9ra07849e

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      2019 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Novel Environmentally Friendly Inorganic Orange Pigments Based on Ca<sub>14</sub>Al<sub>10</sub>Zn<sub>6</sub>O<sub>35</sub>2018

    • Author(s)
      Ryohei Oka, Takashi Kosaya, Toshiyuki Masui
    • Journal Title

      Chem. Lett.

      Volume: 47 Issue: 12 Pages: 1522-1525

    • DOI

      10.1246/cl.180744

    • NAID

      130007534772

    • ISSN
      0366-7022, 1348-0715
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    • Author(s)
      岡 亮平、増井敏行
    • Journal Title

      セラミックス

      Volume: 53 Pages: 449-452

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  • [Journal Article] 環境に優しい無機顔料2018

    • Author(s)
      岡 亮平、増井敏行
    • Journal Title

      日本電子材料技術協会会報

      Volume: 49 Pages: 2-5

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      岡 亮平、楠神浩平、増井敏行
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      岡 亮平、月森貴史、井上大生、増井敏行
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      第35回希土類討論会
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      Ryohei Oka, Senri Iwasaki, Toshiyuki Masui
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  • [Presentation] Synthesis and Characterization of (Li1-xNax)2MnO3 as Environmentally Friendly Red Pigments2019

    • Author(s)
      Kohei Kusukami, Ryohei Oka, Toshiyuki Masui
    • Organizer
      The 13th Pacific Rim Conference of Ceramic Societies (PACRIM13)
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  • [Presentation] Novel Inorganic Orange Pigments Based on BiFeWO62019

    • Author(s)
      Akari Takemura, Yusuke Shobu, Ryohei Oka, Toshiyuki Masui
    • Organizer
      The 13th Pacific Rim Conference of Ceramic Societies (PACRIM13)
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      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Synthesis and Color Evaluation of Ta5+-doped Bi2O32019

    • Author(s)
      Yusuke Shobu, Ryohei Oka, Toshiyuki Masui
    • Organizer
      The 13th Pacific Rim Conference of Ceramic Societies (PACRIM13)
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      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Black Pigments Based on Ca2MnO4 for High Near-Infrared Reflectance2019

    • Author(s)
      Ryohei Oka, Senri Iwasaki, Toshiyuki Masui
    • Organizer
      The 36th International Japan-Korea Seminar on Ceramics (J-K Ceramics 36)
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      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Synthesis and Characterization of (Li1-xNax)2MnO3 as Environmentally Friendly Red Pigments2019

    • Author(s)
      Kohei Kusukami, Ryohei Oka, Toshiyuki Masui
    • Organizer
      The 36th International Japan-Korea Seminar on Ceramics (J-K Ceramics 36)
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      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Novel Inorganic Orange Pigments Based on BiFeWO62019

    • Author(s)
      Akari Takemura, Yusuke Shobu, Ryohei Oka, Toshiyuki Masui
    • Organizer
      The 36th International Japan-Korea Seminar on Ceramics (J-K Ceramics 36)
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  • [Presentation] Synthesis and Color Evaluation of Ta5+-doped Bi2O32019

    • Author(s)
      Yusuke Shobu, Ryohei Oka, Toshiyuki Masui
    • Organizer
      The 36th International Japan-Korea Seminar on Ceramics (J-K Ceramics 36)
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  • [Presentation] Ta5+を固溶したBi2O3の合成と色彩評価2019

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      岡 亮平、菖蒲優介、増井敏行
    • Organizer
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      岡 亮平、菖蒲優介、青山文哉、月森貴史、増井敏行
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      第34回希土類討論会
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  • [Presentation] Ta5+を固溶したBi2O3の合成と色彩評価2018

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      菖蒲優介、岡 亮平、増井敏行
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      The 35th International Korea-Japan Ceramics Seminar (K-J Ceramics 35)
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  • [Presentation] Ta5+を固溶したBi2O3の合成と色彩評価2018

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      菖蒲優介、岡 亮平、増井敏行
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      岡 亮平、菖蒲優介、青山文哉、月森貴史、増井敏行
    • Organizer
      第25回ヤングセラミストミーティングin中四国
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      2018 Annual Research Report

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Published: 2018-05-01   Modified: 2021-12-27  

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