| 研究課題/領域番号 |
19K04875
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| 研究機関 | 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所 |
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研究代表者 |
山口 良隆 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (20344236)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 光触媒 / 防汚効果 / 越境生物防止 / ニッチエリア |
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| 研究実績の概要 |
船体に生物が付着し、船舶を媒介としたグローバルな生物の越境移動が、懸念されている。船舶へ生物の付着を防ぐ主な対策として、防汚物質を含有した船底塗料が使用されている。しかし、シーチェスト等の凸凹のあるニッチエリアへの生物付着の防止について、船底塗料では、完全な対応が難しいとされている。そのためニッチエリア等にも有効な高性能な防汚システムが必要であり、開発が期待されている。そこで、本研究では、陸上や淡水中において、高効率の防汚効果のあるチタニア光触媒に着目し、海水中で利用可能なチタニア光触媒について調べた。実験内容として、海水中にチタニア光触媒を入れて、光照射を行い有機物の分解反応を行った。さらに、船体のニッチエリアにおける光触媒の利用を考えて、人工光を利用した定常的に光照射が可能な光触媒の防汚システムを目指して研究を実施した。
本年度は、P25、ルチル、アナターゼ等の各種触媒で、海水中における有機物の分解性の違いについて明らかにした。ここでは、モデル有機物としてメチレンブルー(MB)を使用した。結果として、使用した全てのチタニア触媒で、触媒無しで光照射を行った場合よりMB分解が進行した。今回使用したチタニア粒子は、海水中において、全て光触媒効果があった。さらに触媒種や塩分濃度、人工海水と天然海水の違いにより、MB分解反応が変化した。そのため海水の状態により、有効な触媒を選ぶ必要がある。さらに、同じ光触媒において、光照射強度が、MB分解の反応速度定数に影響を及ぼした。その関係として、超高圧水銀灯の照射強度とMBの反応速度定数について１次の相関があった。
今までは、海水中の有機物分解を分解する粉体触媒の評価であったが、実用化に向けて船体の表面に触媒層を形成することが必要である。そのため、平板にチタニア触媒の固定を実施した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
触媒の種類、海水の塩濃度、海水の種類（天然海水と人工海水）などの条件の違いによるメチレンブルー分解の反応速度定数の変化について把握ができた。さらにニッチエリア等に使用するために、触媒を接着させた平板を作成した。
また一部について改良が必要ではあるが、次のステップへ行ける条件が揃ったために、おおむね順調であると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
触媒を接着させた平板については、海水中等でチタニアの接着性を確認する。さらに、より良い触媒の接着状態や光触媒効果の安定性を得るために、いくつかの接着材料についてもトライアル試験を実施する。作製した光触媒が接着した平板について、天然海水を使用する等の実海域に近い環境を再現した実験系において、光触媒反応を実施することを計画している。チタニアの光触媒効果についても、文献調査等を実施して可能な限り活性の高い触媒の調査を行い、有機物等の分解反応等を実施する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
ニッチエリアの模型の設計や試作等を行ったが、壁面（平板）への触媒固定が、非常に難しい技術で、その調査及び作成に時間を要した。触媒を壁面に固定する方法は、多数あるが、現時点では無機系の接着剤で固定を行った。次に、海水中のアルカリ度やpHの性状分析を実施するために、アルカリ度計の修理を行った。本年度は、テストを兼ねて予備試験的に天然海水中のアルカリ度やpH等の計測を実施した。これらは、海水中の光触媒反応の重要な要素となると考えている。さらに文献によると、光触媒は、汚れ等が付着する箇所においては、常時、光照射が基本であり、消光中に何か物体が付着すると触媒に光が届かなくなり触媒効果が失われる。別な作用で、触媒への付着物が取れないと触媒作用の復活も難しいとのことで、太陽光の想定については外し、常時光照射が可能な人工光を中心に切り替えた。本年度は、これらの事項の変更があった。
今後の使用計画として、光触媒反応に関する実験の消耗品等の物品購入や成果発表等の費用として、適切に予算を使用していく予定である。
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