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特異的表面構造を有する鉄系複合酸化物をベースにしたLED光殺菌システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K06782
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 構造・機能材料
研究機関北九州工業高等専門学校

研究代表者

小畑 賢次  北九州工業高等専門学校, 生産デザイン工学科, 准教授 (70370046)

研究分担者 松嶋 茂憲  北九州工業高等専門学校, 生産デザイン工学科, 教授 (80229476)
水野 康平  北九州工業高等専門学校, 生産デザイン工学科, 准教授 (80342583)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2016年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード光触媒 / 光殺菌 / 鉄系複合酸化物 / 無機微粒子の合成 / 可視光応答 / CaFe2O4 / MgFe2O4 / WO3 / 微細構造制御 / 大腸菌殺菌 / LED / 生体・医療・福祉材料
研究成果の概要

本研究の目的は、アルカリ土類フェライト:AFe2O4(A=Mg,Ca)をベースにした大腸菌の光殺菌を指向した新規な光触媒の開発である。我々は、CaFe2O4に対してSiやZrを添加すると表面が多孔質化し、その一方で、ランタノイドを添加するとMaFe2O4の結晶子成長が著しく抑制されることを見出した。殺菌評価の初期段階では、イソプロパノールの酸化分解から光触媒活性を調べた。3次元ネットワーク構造を有するCaFe2O4とWO3ナノ粒子から成るp/n接合光触媒が、可視光照射下でイソプロパノールを効果的に分解した。更に、蛍光顕微鏡分析により、WO3における大腸菌群の殺菌プロセスを効果的に可視化できた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

AFe2O4は、電気化学デバイス,ガス吸着剤,酸化触媒や光触媒等の分野で広く研究されているが、試料調製において細孔径や表面形態制御に成功していない。また、空間場まで設計して構築された光殺菌システムに関する報告例も見当たらない。この高効率光殺菌システムでは、従来法の酸化チタンでは不可能であったLED灯での作動の可能性を大きく前進させるものであり、病院や養護施設での環境の向上が大いに期待できる。さらに本研究の知見は、触媒化学, 電気化学, 環境科学分野などでの機能性材料開発においても重要であり、材料科学の発展に大いに貢献するものである。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (14件) (うち査読あり 13件、 オープンアクセス 10件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 3件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] Electronic structures and optical properties of CuMgVO<sub>4</sub> and AgMgVO<sub>4</sub>: a first-principles study2019

    • 著者名/発表者名
      T. Gake, S. Matsushima, M. Arai, K. Obata
    • 雑誌名

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      巻: 127 号: 1 ページ: 50-55

    • DOI

      10.2109/jcersj2.18167

    • NAID

      130007542359

    • ISSN
      1348-6535, 1882-0743
    • 年月日
      2019-01-01
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] マグネシウムフェライトによるガス検知2019

    • 著者名/発表者名
      小畑賢次, 松嶋茂憲
    • 雑誌名

      北九州工業高等専門学校研究報告

      巻: 52 ページ: 53-57

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] RbLaTa2O7 に関する第一原理バンド計算2019

    • 著者名/発表者名
      松嶋茂憲, 植田泰平, 猪原由香, 小畑賢次
    • 雑誌名

      北九州工業高等専門学校研究報告

      巻: 52 ページ: 29-32

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] リンゴ酸錯体法により調製されたMgFe2O4におけるランタノイドの導入効果2018

    • 著者名/発表者名
      松嶋茂憲, 如田祐希, 小畑賢次
    • 雑誌名

      北九州工業高等専門学校研究報告

      巻: 51 ページ: 57-60

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ビスマス系複合酸化物微粒子の調製とキャラクタリゼーション2018

    • 著者名/発表者名
      松嶋茂憲, 中村昇平, 小畑賢次
    • 雑誌名

      北九州工業高等専門学校研究報告

      巻: 51 ページ: 61-63

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 可視光応答型光触媒による大腸菌の光殺菌効果の可視化の検討2018

    • 著者名/発表者名
      水野康平, 小畑賢次, 藤野高彰, 松嶋茂憲
    • 雑誌名

      北九州工業高等専門学校研究報告

      巻: 51 ページ: 71-72

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] カルシウムフェライトの CO2 ガス検知特性における異種元素の添加効果2018

    • 著者名/発表者名
      小畑賢次, 水田圭介, 本郷雄也, 松嶋茂憲
    • 雑誌名

      北九州工業高等専門学校研究報告

      巻: 51 ページ: 73-76

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] WO3 / CaFe2O4 ヘテロ系光触媒材料の調製2018

    • 著者名/発表者名
      小畑賢次, 藤野高彰, 松嶋茂憲, 水野康平
    • 雑誌名

      北九州工業高等専門学校研究報告

      巻: 51 ページ: 77-80

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] First-principles calculation of M<sub>3</sub>Ta<sub>6</sub>Si<sub>4</sub>O<sub>26</sub> (M = Ba, Sr) using Tran-Blaha exchange potential2017

    • 著者名/発表者名
      T. Gake, K. Ninomiya, K. Obata, M. Arai, S. Matsushima
    • 雑誌名

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      巻: 125 号: 7 ページ: 574-578

    • DOI

      10.2109/jcersj2.17046

    • NAID

      130006899910

    • ISSN
      1348-6535, 1882-0743
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] CO2 sensing properties of Zr-added CaFe2O4-based sensor2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Obukuro, K. Mizuta, K. Obata, S. Matsushima
    • 雑誌名

      International Training Institute for Materials Science

      巻: - ページ: 271-273

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of another element on CO2 sensing properties of CaFe2O42017

    • 著者名/発表者名
      K. Obata, K. Mizuta, Y. Obukuro, S. Matsushima
    • 雑誌名

      International Training Institute for Materials Science

      巻: - ページ: 314-316

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Micro-Polymerase Chain Reaction Chip Reaction Chamber Temperature Measurement2016

    • 著者名/発表者名
      K. Obata, K. Mizuta, Y. Obukuro, G. Sakai, H. Hagiwara, T. Ishihara, S. Matsushima
    • 雑誌名

      Sensors and Materials

      巻: 28 ページ: 593

    • DOI

      10.18494/SAM.2016.1277

    • ISSN
      0914-4935, 2435-0869
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Micronization of MgFe<sub>2</sub>O<sub>4</sub> particles doped with Si2016

    • 著者名/発表者名
      A. Doi, M. Nishibori, K. Obata, T. Suzuki, K. Shimanoe, S. Matsushima
    • 雑誌名

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      巻: 124 号: 7 ページ: 777-780

    • DOI

      10.2109/jcersj2.16042

    • NAID

      130005161663

    • ISSN
      1348-6535, 1882-0743
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 高比表面積を持つビスマス系及びフェライト系複合酸化物の調製2016

    • 著者名/発表者名
      松嶋茂憲, 小畑賢次
    • 雑誌名

      Bulletin of the Ceramic Society of Japan

      巻: 51 ページ: 305-309

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] p型半導体酸化物を添加したMgFe2O4のCOガス検知特性2019

    • 著者名/発表者名
      小畑賢次、松嶋茂憲
    • 学会等名
      2019年 電気化学会第86回大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 異種元素を添加したマグネシウムフェライトのCOガス検知特性2018

    • 著者名/発表者名
      小畑賢次、松嶋茂憲
    • 学会等名
      2018年 電気化学秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 異種元素を添加した BiVO4 粒子の調製とキャラクタリゼーション2018

    • 著者名/発表者名
      平岩 穂乃佳, 中村 昇平,小畑 賢次, 松嶋 茂憲
    • 学会等名
      第55回化学関連支部合同九州大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] WO3 - CaFe2O4 複合材料のイソプロパノールに対する光触媒活性2018

    • 著者名/発表者名
      小畑賢次、松嶋茂憲
    • 学会等名
      平成30年度 日本セラミックス協会九州支部 秋季研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Addition effect of multivalent cation on CO sensing properties of MgFe2O4 nanopowder2018

    • 著者名/発表者名
      K. Obata and S. Matsushima
    • 学会等名
      The 28th Annual Meeting of MRS-J
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] アルカリ土類フェライトのCO2ガス検知特性における異種元素の添加効果2017

    • 著者名/発表者名
      小畑賢次, 水田圭祐, 松嶋茂憲
    • 学会等名
      第61回化学センサ研究発表会(電気化学会第84回大会)
    • 発表場所
      首都大学東京(神奈川県八王子市)
    • 年月日
      2017-03-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] AMgVO4 (A = Cu, Ag) に関する第一原理エネルギーバンド計算2017

    • 著者名/発表者名
      我毛智哉, 猪原由香, 植田泰平, 小畑賢次, 新井正男, 松嶋茂憲
    • 学会等名
      電気化学会第84回大会
    • 発表場所
      首都大学東京(神奈川県八王子市)
    • 年月日
      2017-03-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] ビスマス系複合酸化物微粒子の調製とキャラクタリゼーション2017

    • 著者名/発表者名
      中村昇平, 貫伸介, 小畑賢次, 松嶋茂憲, 小袋由貴, 酒井剛
    • 学会等名
      第54回化学関連支部合同九州大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] WO3 / CaFe2O4ヘテロ系光触媒材料の調製2017

    • 著者名/発表者名
      藤野高彰, 小畑賢次, 松嶋茂憲, 水野康平
    • 学会等名
      第54回化学関連支部合同九州大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] リンゴ酸錯体法により調製されたMgFe2O4におけるランタノイドの導入効果2017

    • 著者名/発表者名
      如田祐希, 辻頌平, 平野達也, 小畑賢次, 松嶋茂憲, 土居茜, 西堀麻衣子, 島ノ江憲剛
    • 学会等名
      第54回化学関連支部合同九州大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] カルシウムフェライトのCO2ガス検知特性における異種元素の添加効果2017

    • 著者名/発表者名
      本郷雄也, 水田圭祐, 小畑賢次, 松嶋茂憲
    • 学会等名
      第54回化学関連支部合同九州大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] p型半導体酸化物によるCO2ガス検知2017

    • 著者名/発表者名
      小畑賢次、本郷雄也、松嶋茂憲
    • 学会等名
      2017年電気化学秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] CO2 sensing properties of Zr-added CaFe2O4-based sensor2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Obukuro, K. Mizuta, K. Obata, S. Matsushima
    • 学会等名
      The 12th Asian Conference on Chemical Sensors
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of another element on CO2 sensing properties of CaFe2O42017

    • 著者名/発表者名
      K. Obata, K. Mizuta, Y. Obukuro, S. Matsushima
    • 学会等名
      The 12th Asian Conference on Chemical Sensors
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] メソ細孔を持つZr-added CaFe2O4によるCO2ガス検知2016

    • 著者名/発表者名
      水田圭祐, 小畑賢次, 小袋由貴, 酒井剛, 萩原英久, 石原達己, 松嶋茂憲
    • 学会等名
      第6回 CSJ化学フェスタ2016
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都江戸川区)
    • 年月日
      2016-11-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] MgFe2O4におけるLaの導入効果2016

    • 著者名/発表者名
      平野達也, 土居茜, 小畑賢次, 鈴木拓, 西堀麻衣子, 島ノ江憲剛, 松嶋茂憲
    • 学会等名
      第53回化学関連支部合同九州大会
    • 発表場所
      北九州国際会議場(福岡県北九州市)
    • 年月日
      2016-07-02
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [備考] Resarchmap マイページ(小畑賢次)

    • URL

      https://researchmap.jp/read0113900

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
  • [備考] Resarchmap マイページ(松嶋茂憲)

    • URL

      https://researchmap.jp/read0171335

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] Resarchmap マイページ(水野康平)

    • URL

      https://researchmap.jp/read0072298

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 北九州工業高等専門学校生産デザイン工学科 松嶋・小畑研究室ホームページ

    • URL

      http://w3-chem.kct.ac.jp/~smatsu/top.htm

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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