| 研究領域 | 水圏機能材料：環境に調和・応答するマテリアル構築学の創成 |
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| 研究課題/領域番号 |
22H04543
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
後藤 知代 大阪大学, 高等共創研究院, 准教授 (60643682)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 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)
2023年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 水酸アパタイト / 鉛 / 結晶形態 / 収着 / 水圏機能 / 水熱合成 / リン酸カルシウム / 水浄化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
水酸アパタイト（HAp）は、骨の無機成分として知られ骨補填材として利用されている。さらに、HApは陽陰イオン交換反応およびユニークなタンパク質・分子吸着特性を示す。この特性を利用し、有機および無機汚染物質吸着・除去のための水環境浄化材料として応用が期待されており、機能を高めるためには水環境（水圏）中での反応の理解が重要である。本研究では、HAp結晶を基材とする水環境浄化材料の開発およびその高機能化を目指し、HAp結晶表面や結晶構造中への収着反応に対する水分子の影響を明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
水酸アパタイト（HAp）は、骨の無機主成分として知られるリン酸カルシウムの一種であり優れた骨親和性を有する。さらに、結晶表面の露出するイオンが吸着サイトとなって作用してタンパク質や有機分子の選択的吸着反応を示すと期待されるとともに、陽陰イオン交換体としても知られている。これらの諸特性を有するHApは、水圏環境下で優れた吸着材料やイオン交換体として機能すると期待される。特に、HAp結晶表面の吸着反応やイオン交換反応は、結晶表面と水圏の界面反応であることから、結晶形態、露出面、サイズの制御およびその結晶学的性質や水分子と水圏内の収着反応の関係理解が水処理材としての高機能化のための材料設計において重要と考えられる。
そこで本研究では、水環境浄化材料への応用を視野に入れたHAp結晶表面に対する有機分子や金属イオンの表面吸着、イオン交換や収着反応における結晶表面での水分子の影響の理解と、水圏機能デザインのための最適な結晶構造、形態、形状の材料設計指針の確立を研究目的とする。
2023年度では、前年度に引き続きHAp結晶形態制御を目的に水熱合成法によるHAp結晶合成と水溶液中での鉛イオン（Pb2+）の除去特性について評価を進めた。原料は前年と同じくリン酸三カルシウム（TCP）を用いて種々のカルシウム塩を添加した条件で水熱合成を試みた。その結果、原料によってHAp結晶形態は厚板状、短冊状、ロッド状、平板状等と異なる傾向が観察された。これは原料のカルシウム塩に起因するpHが生成挙動に影響しているためと推察される。得られた試料のPb2+除去試験を行った結果、Pb2+捕捉速度は結晶形態によって異なり、Pb2+とCa2+の増減は１：１で対応して変化する様子が観察された。ただし、残渣の詳細分析の結果、収着機構は鉛アパタイトによる析出反応と推定された。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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