ゾルーゲル法によって作製される薄膜の表面組織の制御と応用

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13450273
• 研究機関: 大阪府立大学
• 研究代表者: 南 努 大阪府立大学, 学長 (80081313)
• 研究分担者: 松田 厚範 大阪府立大学, 工学研究科, 講師 (70295723) ; 忠永 清治 大阪府立大学, 工学研究科, 助教授 (90244657) ; 辰巳砂 昌弘 大阪府立大学, 工学研究科, 教授 (50137238)
• キーワード: ゾル-ゲル法 / 超撥水性 / 超親水性 / 無機-有機複合体 / 強誘電性 / 微細組織 / 温水処理 / 紫外光照射

研究概要

本研究は、ゾルーゲル法による酸化物薄膜の作製において、液相法の特徴を生かして薄膜表面の組織をナノメーター領域で制御することによって、薄膜に機能性を付与した新しい材料を創製することを目的として行ったものである。今年度は、以下のような成果を得た。
(1)SiO_2-TiO_2系ゲル膜を沸騰水に浸漬した場合、膜表面にアナターゼ微結晶が析出し、微細な凹凸が形成されることがわかった。そして、この薄膜は、高い触媒活性を示すことを確認した。様々な組成の膜についてこの沸騰水処理を行ったところ、TiO_2含量が25mol%のときに最も多くアナターゼ微結晶が析出し、光触媒活性も最も高くなることがわかった。
(2)SiO_2-TiO_2系ゲル膜の温水処理温度の低温化について検討した結果、60℃の乾燥後、55℃の温水処理によって、アナターゼが膜表面に析出することがわかった。このような低温の処理でアナターゼ微結晶が析出することから、耐熱性の低い様々な材料へのコーティングが可能となった。
(3)アセト酢酸エチルで化学修飾したアルミニウムアルコキシドから作製したアルミナゲル膜を温水で処理すると、擬ベーマイト相が析出し、表面に微細な凹凸形状を持つ花弁状組織が形成される。温水処理の低温化について検討した結果、40℃の処理でもこの花弁状組織が形成されることがわかった。アルミナゲル膜が一旦溶出し、擬ベーマイト相が再析出することによって微細な凹凸形状は形成されており、温度を下げることによってアルミナゲル膜の水に対する溶解性が低下するため、同様の凹凸構造を持つ薄膜を作製するためには、より長時間の処理が必要であることがわかった。

研究成果

• [文献書誌] A.Matsuda: "Changes in Porosity and Amounts of Adsorbed Water in Sol-Gel Derived Porous Silica Films with Heat Treatment"J. Sol-Gel Sci. Tech.. 20. 129-134 (2001)
• [文献書誌] Y.Kotani: "Effects of Addition of Poly (ethylene glycol) on the Formation of Anatase Nanocrystals in SiO2-TiO2 Gel Films with Hot Water Treatment"Chem. Mater.. 13[6]. 2144-2149 (2001)
• [文献書誌] Y.Kotani: "Anatase Nanocrystal-Dispersed Thin Films via Sol-Gel Process with Hot Water Treatment : Effects of Poly (ethylene glycol) Addition on Photocatalytic Activities of the Films"J. Mater. Chem.. 11[8]. 2045-2048 (2001)
• [文献書誌] A.Matsuda: "Photocatalytic Decomposition of Acetaldehyde with Anatase Nanocrystals-Dispersed Silica Films Prepared by the Sol-Gel Process with Hot Water Treatment"J. Sol-Gel Sci. Tech.. 22[1/2]. 41-46 (2001)
• [文献書誌] K.Tadanaga: "Formation of Superhydrophobic Alumina Coating Films with High Transparency on Polymer Substrates by the Sol-Gel Method"J. Sol-Gel Sci. Tech.. (In press). (2002)
• [文献書誌] 忠永清治: "ゾルーゲル法による超撥水コーティング薄膜の形成と応用(総説)"マテリアルインテグレーション. 14[10]. 9-13 (2001)
• [文献書誌] A.Matsuda: "Research Developments in Materials Science(分担執筆)"Research Signpost, India. 397 (2001)