| 研究課題/領域番号 |
07455265
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| 研究種目 |
一般研究(B)
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| 研究機関 | 名古屋工業大学 |
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研究代表者 |
阿部 良弘 名古屋工業大学, 工学部, 教授 (90024223)
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| 研究分担者 |
春日 敏宏 名古屋工業大学, 工学部, 助手 (30233729)
野上 正行 名古屋工業大学, 工学部, 助教授 (90198573)
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| キーワード | 多孔質材料 / 結晶化ガラス / リン酸塩結晶 / NASICON / イオン交換 / 抗菌性 / 触媒 / リン酸チタニウム |
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| 研究概要 |
本研究は、主としてリン酸塩骨格をベースとする高機能な新規多孔質結晶化ガラスの合成をガラスのスピノ-ダル分解による相分離を利用して試み、抗菌機能や触媒機能などの機能性を付与させようとするものである。
リン酸チタニウム結晶にはNASICON型構造を持つものがある。この種の結晶の組成物はそのままではガラス化しにくいが、ある種のリン酸塩を含む擬二成分系とすることでガラス化する場合がある。本年度の研究では、まず、Li_<1.4>Al_<0.4>Ti_<1.6>(PO_4)_3-Ca_3(PO_4)_2の擬似二成分系をとりあげた。このガラスを熱処理して結晶化させると、LiTi_2(PO_4)_3結晶、β-Ca_3(PO_4)_2結晶が析出した。次にこの結晶化ガラスを酸処理してβ-Ca_3(PO_4)_2結晶を溶出させ、LiTi_2(PO_4)_3結晶を骨格とする多孔体(気孔率約50%、BET比表面積約10m^2/g)が作製できた。この多孔体はイオン交換能に優れており、骨格のLi^+イオンと外部Ag^+イオンと容易にイオン交換する。そこで、これを利用して表層にAg^+イオンの多い骨格をもつ新しい多孔質材料を作製した。この材料は高い抗菌性を示した。水へのAg^+イオンへの溶出は試料1gあたり1μg以下と極めて少ないことがわかった。次に、他のリン酸チタニウム系の結晶としてCuTi_4(PO_4)_6結晶をとりあげた。この系では、たとえばアルコールの分解などの酸化触媒特性が期待できる。この結晶を骨格とする多孔質結晶化ガラスの合成は、母ガラス組成をCuTi_4(PO_4)_6-Cu_3(PO_4)_2系の擬似二成分系とすることで可能となることを見いだした。溶融急冷して作製したガラスを再加熱処理するとCu^+を含むCuTi_2(PO_4)_3結晶とCu_3(PO_4)_2結晶、及びCuO結晶が析出した。これを塩酸で処理すると、骨格がCu^<2+>を含むCuTi_4(PO_4)_6結晶からなる多孔質結晶化ガラスを作製できることがわかった。この多孔質結晶化ガラスは、BET比表面積約70m^2/g、平均細孔径10〜20nmであり、非常に高い酸化触媒活性(2-プロパノールからアセトンへ^の転換)を示した。焼結法ではこのような試料は得られない。骨格結晶の生成機構、最適作製条件、触媒特性・抗菌抗黴性の評価などを次年度検討する予定である。
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