ナノサイズ繊維状物体の気相被覆と配向堆積による触媒・センサー材料の高集積実装

• 研究課題/領域番号: 18K18979
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分27:化学工学およびその関連分野
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 島田 学 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (70178953)
• 研究分担者: 久保 優 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (00633752)
• 研究期間 (年度): 2018-06-29 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円); 2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2018年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: 機能性複合材料合成 / 静電堆積 / カーボンナノチューブ / CVD / エアロゾル凝集 / 機能性複合材料創製

研究成果の概要

触媒またはセンサーの機能を有する材料に対して大きな有効面積と物質の到達性を付与するために、材料によるナノサイズ物体の被覆と基材への配置を制御する研究を行った。機能性材料を、繊維形状を有するカーボンナノチューブの表面に均一に析出させることに成功した。またカーボンナノチューブを配向した状態で基材に到達させ、固定化することもできた。以上により、膜状または粒状の機能性材料を、反応・検出の場において望ましい状態に配置する手法を得ることができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

触媒装置やガスセンサーなどの小型化を目論んで、材料を固定する基材を小さくすると、光や物質の到達が損なわれやすくなり、機能の損失と材料の無駄が生じる。本研究の成果により、対象とした触媒・センサー材料を大きな有効面積と到達性の両方が付与された形態として調製するプロセスの実現可能性が示されたことには、大いに価値がある。また、異なる被覆物や繊維状物体の利用、他のセンシングデバイスなどへの展開も期待されるため、産業面への波及効果も大きい、意義の高い研究と考える。

研究成果

• [国際共同研究] Institut Teknologi Sepuluh Nopember(インドネシア)
• [国際共同研究] Institut Teknologi Sepuluh Nopember(インドネシア)
• [国際共同研究] Institut Teknologi Sepuluh Nopember(インドネシア)
• [雑誌論文] Fabrication of Hollow TiO₂ Nanotubes via a Simple Gas-Phase Process Using In-Flight Coating Followed by Heat Treatment (2020)
  • 著者名/発表者名: Kusdianto K.、Hemanth Lakshmipura R.、Kubo Masaru、Shimada Manabu
  • 雑誌名: JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING OF JAPAN 巻: 53 号: 1 ページ: 45-48
  • DOI: 10.1252/jcej.19we128
  • NAID: 130007787504
  • ISSN: 0021-9592, 1881-1299
  • 年月日: 2020-01-20
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Effects of Process Conditions on the Morphology of Coating Layer Fabricated on the Surface of Carbon Nanotubes via an In-flight Coating Method (2020)
  • 著者名/発表者名: Lakshmipura R. HEMANTH、Yoshihiko FUKUMOTO、K. KUSDIANTO、Masaru KUBO、Manabu SHIMADA
  • 雑誌名: エアロゾル研究 巻: 35 ページ: 129-134
  • NAID: 130007877356
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Assessment of Cytokine-Induced Neutrophil Chemoattractants as Biomarkers for Prediction of Pulmonary Toxicity of Nanomaterials (2020)
  • 著者名/発表者名: Tomonaga Taisuke、Izumi Hiroto、Oyabu Takako、Lee Byeong-Woo、Kubo Masaru、Shimada Manabu、Noguchi Shingo、Nishida Chinatsu、Yatera Kazuhiro、Morimoto Yasuo
  • 雑誌名: Nanomaterials 巻: 10 号: 8 ページ: 1563-1563
  • DOI: 10.3390/nano10081563
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effect of Ag loading content on morphology and photocatalytic activity of Ag-TiO2 nanoparticulate films prepared via simultaneous plasma-enhanced chemical and physical vapor deposition (2020)
  • 著者名/発表者名: Jiang Dianping、Kusdianto K、Kubo Masaru、Shimada Manabu
  • 雑誌名: Materials Research Express 巻: 7 号: 11 ページ: 116406-116406
  • DOI: 10.1088/2053-1591/abc720
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Bioinspired One-Step Synthesis of Pomegranate-like Silica@Gold Nanoparticles with Surface-Enhanced Raman Scattering Activity (2020)
  • 著者名/発表者名: Zhou Shujun、Maeda Makoto、Tanabe Eishi、Kubo Masaru、Shimada Manabu
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 36 号: 10 ページ: 2553-2562
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.0c00334
  • NAID: 120006975665
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photocatalytic Activity of ZnO-Ag Nanocomposites Prepared by a One-step Process using Flame Pyrolysis (2019)
  • 著者名/発表者名: Kusdianto K.、Widiyastuti W.、Shimada Manabu、Nurtono Tantular、Machmudah Siti、Winardi Sugeng
  • 雑誌名: International Journal of Technology 巻: 10 号: 3 ページ: 571-571
  • DOI: 10.14716/ijtech.v10i3.2902
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Facile fabrication of HKUST-1 nanocomposites incorporating Fe3O4 and TiO2 nanoparticles by a spray-assisted synthetic process and their dye adsorption performances (2019)
  • 著者名/発表者名: Kubo Masaru、Moriyama Reina、Shimada Manabu
  • 雑誌名: Microporous and Mesoporous Materials 巻: 280 ページ: 227-235
  • DOI: 10.1016/j.micromeso.2019.02.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Usefulness of myeloperoxidase as a biomarker for the ranking of pulmonary toxicity of nanomaterials (2018)
  • 著者名/発表者名: Tomonaga Taisuke、Izumi Hiroto、Yoshiura Yukiko、Myojo Toshihiko、Oyabu Takako、Lee Byeong-Woo、Okada Takami、Marui Takashi、Wang Ke-Yong、Kubo Masaru、Shimada Manabu、Noguchi Shingo、Nishida Chinatsu、Yatera Kazuhiro、Morimoto Yasuo
  • 雑誌名: Particle and Fibre Toxicology 巻: 15 号: 1 ページ: 41-41
  • DOI: 10.1186/s12989-018-0277-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] One-step synthesis of Au@SiO2 yolk-shell nanoparticles (2021)
  • 著者名/発表者名: Shujun Zhou、Masaru Kubo、Manabu Shimada
  • 学会等名: 化学工学会第86年会
• [学会発表] 触媒機能を目指した金平糖型SiO2担持Au ナノ粒子の作製 (2021)
  • 著者名/発表者名: 周 淑君、岡本 真依、久保 優、島田 学
  • 学会等名: 化学工学会第86年会
• [学会発表] 粉塵環境における産業機械用の慣性分離による集塵装置の研究（その2） (2020)
  • 著者名/発表者名: 中原 涼太、寺坂 穣二、林 秀樹、組谷 賢次郎、大森 敦司、佐藤 拓也、平田 育巳、渡邊 光、島田 学
  • 学会等名: 第37回空気清浄とコンタミネーションコントロール研究大会
• [学会発表] 粉塵環境で稼働する産業機械用集塵装置の性能向上 (2020)
  • 著者名/発表者名: 渡邊 光、平田 育巳、島田 学、中原 涼太、寺坂 穣二、林 秀樹、組谷 賢次郎、大森 敦司、佐藤 拓也
  • 学会等名: 第37回エアロゾル科学・技術研究討論会
• [学会発表] 噴霧合成プロセスによるZr 系多孔性金属錯体の合成 (2020)
  • 著者名/発表者名: 久保 優、三好 祐資、島田 学
  • 学会等名: 第37回エアロゾル科学・技術研究討論会
• [学会発表] 浮遊PECVD法によるカーボンナノチューブのZnOコーティング (2020)
  • 著者名/発表者名: 吉武 春樹、 Hemanth L. R.、久保 優、島田 学
  • 学会等名: 化学工学会第51回秋季大会
• [学会発表] 微量検出のための色素を内包したシリカナノ粒子の合成及び性能評価 (2020)
  • 著者名/発表者名: 玉井 秀治、周 淑君、久保 優、島田 学
  • 学会等名: 化学工学会第51回秋季大会
• [学会発表] Fabrication and characterization of copper loaded TiO2 thin films with a hybrid PECVD-PVD process (2020)
  • 著者名/発表者名: Meditha Hudandini、Dianping Jiang、K. Kusdianto、Masaru Kubo、Manabu Shimada
  • 学会等名: 化学工学会広島大会2020
• [学会発表] 高濃度粉塵環境下で稼働する産業機械用の慣性集塵装置 (2020)
  • 著者名/発表者名: 渡邊 光、平田 育巳、島田 学、中原 涼太、寺坂 穣二、林 秀樹、組谷 賢次郎、大森 敦司、佐藤 拓也
  • 学会等名: 化学工学会広島大会2020
• [学会発表] 固体原料併用PECVD法における分散媒が合成された複合薄膜に及ぼす影響 (2020)
  • 著者名/発表者名: 島田 学、高橋 一真、久保 優
  • 学会等名: 化学工学会第85年会
• [学会発表] 多孔性配位高分子HKUST-1 の結晶成長過程の速度論的解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 久保 優、山﨑 駿、島田 学
  • 学会等名: 化学工学会第85年会
• [学会発表] 粉塵環境における産業機械用の慣性分離による集塵装置の研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 林 秀樹、中原 涼太、組谷 賢次郎、井地 平、平山 道夫、平田 育巳、島田 学
  • 学会等名: 第36回空気清浄とコンタミネーションコントロール研究大会
• [学会発表] Microwave Plasma-Enhanced Nanocoatings of Polymethylmethacrylate on Multiwalled Carbon Nanotubes (2019)
  • 著者名/発表者名: Hemanth, L. R., Y. Fukumoto, K. Nishihara, M. Kubo, M. Shimada
  • 学会等名: 11th Asian Aerosol Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Visible-Light Photoactivity of Photocatalytic Ag-TiO2 Nanocomposite Thin Film Prepared via Combined Gas-phase Deposition of Nanoparticles (2019)
  • 著者名/発表者名: Jiang, D., Y. Masaki, M. Kubo, M. Shimada
  • 学会等名: 11th Asian Aerosol Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Effects of Nanoparticle Properties on the Structure of Nanoparticle Agglomerates Generated by Spray-Drying of Suspension of Monodisperse Nanoparticles (2019)
  • 著者名/発表者名: Kubo, M., H. Hayashido, M. Shimada
  • 学会等名: 11th Asian Aerosol Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Development of Dye-Doped Silica Nanoparticles with Controllable Size as Aerosol Tracer Particles (2019)
  • 著者名/発表者名: Zhou, S., M. Kubo, M. Shimada
  • 学会等名: 11th Asian Aerosol Conference
  • 国際学会
• [学会発表] The Effect of Catalyst Weight on the Photocatalytic Performance of ZnO-Ag Nanocomposites Prepared by Flame Pyrolysis Method (2019)
  • 著者名/発表者名: Kusdianto, K., S. Syafrul, M. N. Rahmat, W. Widiyastuti, M. Shimada, D. Jiang, S. Winardi
  • 学会等名: Broad Exposure to Science and Technology 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Preparation of coated CNTs in a spray assisted CVD process (2019)
  • 著者名/発表者名: Hemanth, L. R., Masaru Kubo, Manabu Shimada
  • 学会等名: 第36回エアロゾル科学・技術研究討論会
• [学会発表] 気相堆積複合膜の構造・組成制御による光触媒の作製と評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 姜 殿平、正木 佑弥、 K. Kusdianto、 久保 優、島田 学
  • 学会等名: 第36回エアロゾル科学・技術研究討論会
• [学会発表] 気固原料PECVD法における固体原料分散媒が複合薄膜合成に及ぼす影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 高橋 一真、島田 一雲、久保 優、島田 学
  • 学会等名: 第36回エアロゾル科学・技術研究討論会
• [学会発表] 気相法で作製した可視光応答型光触媒としてのAg-TiO2薄膜の評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 正木 佑弥、姜 殿平、久保 優、島田 学、K. Kusdianto
  • 学会等名: 第36回エアロゾル科学・技術研究討論会
• [学会発表] 粉塵環境で稼働する産業機械のための慣性集塵装置 (2019)
  • 著者名/発表者名: 平田 育巳、島田 学、林 秀樹、中原 涼太、組谷 賢次郎、井地 平、平山 道夫
  • 学会等名: 第36回エアロゾル科学・技術研究討論会
• [学会発表] Pdナノ粒子を内包した多孔性配位高分子HKUST-1の噴霧合成 (2019)
  • 著者名/発表者名: 松本 知樹、久保 優、島田 学
  • 学会等名: 第36回エアロゾル科学・技術研究討論会
• [学会発表] 多孔性金属錯体UiO-66の噴霧合成プロセスを用いた合成 (2019)
  • 著者名/発表者名: 三好 祐資、久保 優、島田 学
  • 学会等名: 第36回エアロゾル科学・技術研究討論会
• [学会発表] 噴霧乾燥法により調製した4Aゼオライト凝集体のSr2+吸着特性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 松谷 史矢、久保 優、島田 学
  • 学会等名: 第36回エアロゾル科学・技術研究討論会
• [学会発表] 界面活性剤―TiO2ナノ粒子のエアロゾル液滴内自己組織化によるTiO2メソポーラス球の作製 (2019)
  • 著者名/発表者名: 岡本 真依、周 淑君、久保 優、島田 学
  • 学会等名: 第36回エアロゾル科学・技術研究討論会
• [学会発表] 気固原料PECVD法による複合薄膜合成における原料分散媒の影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 高橋 一真、久保 優、島田 学
  • 学会等名: 第13回中四国若手CE合宿
• [学会発表] CVD Synthesis and Photocatalytic Performance Evaluation of Nanocomposite TiO2 Thin Film with Ag Nanoparticles and Carbon Nanotubes (2019)
  • 著者名/発表者名: Shimada, M., M. Kubo, and I. Shimada
  • 学会等名: 18th Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering Congress (APCChE 2019)
  • 国際学会
• [学会発表] Facile Fabrication of HKUST-1 Nanocomposites Incorporating Fe3O4 and TiO2 Nanoparticles by a Spray-Assisted Synthetic Process (2019)
  • 著者名/発表者名: Kubo, M., R. Moriyama, M. Shimada
  • 学会等名: 18th Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering Congress (APCChE 2019)
  • 国際学会
• [学会発表] One-pot Synthesis of Pomegranate-like Plasmonic Nanoparticles for Surface-Enhanced Raman Scattering (2019)
  • 著者名/発表者名: Zhou, S., M. Kubo, M. Shimada
  • 学会等名: 18th Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering Congress (APCChE 2019)
  • 国際学会
• [学会発表] ナノ粒子懸濁液の噴霧乾燥で調製したエアロゾル凝集体構造に及ぼすナノ粒子性状の影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 久保 優、林戸洋人、島田 学
  • 学会等名: 第57回粉体に関する討論会
• [学会発表] HKUST-1の結晶成長の速度論的解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 山﨑 駿、久保 優、島田 学
  • 学会等名: 第57回粉体に関する討論会
• [学会発表] Development of Polymer Nanocoating Process for CNTs Using In-flight PECVD (2019)
  • 著者名/発表者名: Hemanth Lakshmipura_R.、Fukumoto Yoshihiko、Kubo Masaru、Shimada Manabu
  • 学会等名: 化学工学会第84年会
• [学会発表] 噴霧合成プロセスにおけるHKUST-1MOFの生成効率の向上 (2019)
  • 著者名/発表者名: 久保 優、石村 元義、島田 学
  • 学会等名: 化学工学会第84年会
• [学会発表] エアロゾル粒子堆積法による色素増感太陽電池の光電極膜の作製と評価 (2018)
  • 著者名/発表者名: 淵 恭彦、姜 殿平、久保 優、島田 学
  • 学会等名: 第35回エアロゾル科学・技術研究討論会
• [学会発表] 気固原料同時供給PECVD法による3成分系複合薄膜の作製 (2018)
  • 著者名/発表者名: 島田一雲、久保 優、島田 学
  • 学会等名: 第35回エアロゾル科学・技術研究討論会
• [学会発表] 高効率な多孔性配位高分子HKUST-1の噴霧合成プロセスの開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 久保 優、石村元義、島田 学
  • 学会等名: 第35回エアロゾル科学・技術研究討論会
• [学会発表] ナノ粒子懸濁液の噴霧乾燥で調製したナノポーラス凝集体の構造に及ぼす粒子性状の影響 (2018)
  • 著者名/発表者名: 林戸洋人、久保 優、島田 学
  • 学会等名: 第35回エアロゾル科学・技術研究討論会
• [学会発表] Synthesis of Nanoparticle-embedded Composite Films by Plasma-enhanced CVD Process Using Gaseous and Particulate Raw Materials (2018)
  • 著者名/発表者名: Shimada M., M. Kubo, Y. Shigematsu, I. Shimada
  • 学会等名: 10th International Aerosol Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of Loading Concentration on the Photocatalytic Activity of Ag-TiO2 Nanocomposite Films Fabricated by One-Step Gas-Phase Deposition (2018)
  • 著者名/発表者名: Jiang, D., K. Kusdianto, M. Kubo, M. Shimada
  • 学会等名: 10th International Aerosol Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Polymer and Metal Oxides Coating of Multiwalled Carbon Nanotubes by Spray-Assisted Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition (2018)
  • 著者名/発表者名: Hemanth, L. R., K. Nishihara, M. Kubo, M. Shimada, K. Kusdianto
  • 学会等名: 10th International Aerosol Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Facile Synthesis of Magnetic Metal-Organic Framework Nanocomposites by Spray-Assisted Synthesis (2018)
  • 著者名/発表者名: Kubo, M. M. Shimada
  • 学会等名: 10th International Aerosol Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Ag粒子とTiO2粒子の堆積で作製した複合薄膜の可視光照射下での光触媒活性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 正木 佑弥、姜 殿平、久保 優、島田 学
  • 学会等名: 化学工学会第50回秋季大会
• [学会発表] 噴霧乾燥法により調製したゼオライト凝集体のSr2+吸着 (2018)
  • 著者名/発表者名: 松谷 史矢、久保 優、島田 学
  • 学会等名: 化学工学会第50回秋季大会
• [学会発表] 噴霧合成プロセスを用いた多孔性配位高分子UiO-66の合成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 三好 祐資、久保 優、島田 学
  • 学会等名: 化学工学会第50回秋季大会
• [学会発表] Generation and Processing of Fine Particles in Gas-phase Environment (2018)
  • 著者名/発表者名: Shimada M.
  • 学会等名: 1st International Symposium of Indonesian Chemical Engineering (ISIChem) 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Photocatalytic Activity of ZnO-Ag Nanocomposites Prepared by a One-Step Process Using Flame Pyrolysis (2018)
  • 著者名/発表者名: Kusdianto, K., W. Widiyastuti, M. Shimada, T. Nurtono, S. Machmudah, S. Winardi
  • 学会等名: 1st International Symposium of Indonesian Chemical Engineering (ISIChem) 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Effects of Tungsten Oxide on Lungs Following Inhalation (2018)
  • 著者名/発表者名: Marui, T., Y. Yoshiura, T. Tomonaga, H. Izumi, Y. Fujisawa, C. Nishida, K. Yatera, M. Kubo, M. Shimada, Y. Morimoto
  • 学会等名: 23rd Congress of the Asian Pacific Society of Respirology (APSR 2018)
  • 国際学会
• [図書] In Vivo Inhalation Toxicity Screening Methods for Manufactured Nanomaterials (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshiura, Y., Y. Fujisawa, T. Tomonaga, H. Izumi, T. Oyabu, T. Myojo, M. Kubo, M. Shimada, Y. Morimoto, K. Wiench, L. Ma-Hock, K. S. Jeon, J. S. Yi, I. J. Yu, D. B. Warheit, T. Kobayashi, Y. Oshima, Y. Tsubokura, T. Kayashima, M. Nakaiほか20名
  • 総ページ数: 223
  • 出版者: Springer
  • ISBN: 9789811384325
• [図書] Powder Technology Handbook, Fourth Edition (2019)
  • 著者名/発表者名: Shimada, M., S. Matsusaka, H. Masuda, K. Higashitani, H. Makino, T. Andoh, T. Bonakdar, X. Chen, L. A. Connal, V. S. J. Craig, R. Dobashi, S. Endoh, Y. Endo, E. Forbes, G. V. Franks, M. Fuji, F. Fujii, T. Fujimoto, T. Fujita, K. Fujiwaraほか70名
  • 総ページ数: 647
  • 出版者: CRC Press
  • ISBN: 9780367862800
• [図書] カーボンナノチューブの表面処理・分散技術と複合化事例 (2019)
  • 著者名/発表者名: 島田 学、久保 優、乗松 航、中川 清晴、三重野 哲、鈴木 信三、丸山 隆浩、太田 和親、白須 圭一、井上 翼、前田 優、永徳 丈、田中 孝明、中野 満、上野 智永、中嶋 直敏、佐野 正人、川本 益揮、井上 均、野口 徹ほか36名
  • 総ページ数: 456
  • 出版者: 技術情報協会
  • ISBN: 9784861047725
• [図書] プラズマCVDにおける成膜条件の最適化に向けた反応機構の理解とプロセス制御・成膜事例 (2018)
  • 著者名/発表者名: 白藤立、松田彰久、市川幸美、林康明、加藤俊顕、鈴木弘郎、金子俊郎、篠原正典、猪原武士、柳生義人、大島多美子、川崎仁晴、山田英明、尾関和秀、山内智、髙洋志、村上彰一、東和文、寅丸雅光、牟田浩司、小島洋治、島田学、久保優
  • 総ページ数: 328
  • 出版者: サイエンス＆テクノロジー株式会社
  • ISBN: 9784864281706