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2022 年度 実績報告書

熱アシスト大気圧酸素プラズマ処理した酸化チタンナノ粒子の光触媒反応性

研究課題

研究課題/領域番号 20K03917
研究機関徳島大学

研究代表者

川上 烈生  徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 講師 (30314842)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード熱アシスト大気圧酸素プラズマ / 白金ドープルチル結晶型酸化チタン / アナターゼ結晶型型酸化チタン / 光触媒ナノ粒子 / 光分解 / 白色LED / 非接触殺菌力 / 過酸化水素
研究実績の概要

我々は熱アシスト大気圧酸素プラズマ処理により,アナターゼ結晶ベース型酸化チタンナノ粒子の光触媒活性が365 nm LEDと405nm LED照射下で優位に向上することを明らかにしてきた.しかしながら,バンドギャップエネルギーが小さいルチル結晶ベース型酸化チタンナノ粒子にも優位に処理効果があるのかわかっていない.
本年度,白色ドープしたルチル結晶型酸化チタンナノ粒子においても,熱アシスト大気圧酸素プラズマ処理効果により,白色LED照射下でも光分解力が優位的に向上することを見出した.電気炉アニーリング処理法,大気圧酸素プラズマ処理法,酸素ガスアニーリング処理法よりも高い光分解力を示した.しかもルチル結晶ベース型酸化チタンナノ粒子表面の親水性の向上にも寄与した.光励起電気導電率のデータ分析から,熱アシスト大気圧酸素プラズマ処理により増加した光励起キャリア濃度が主要因であることがわかった.電気炉アニーリング処理法は酸化チタンナノ粒子の結晶性に依存することを考えると,本処理方法の優位性は高い.
更に,熱アシスト大気圧酸素プラズマ処理したアナターゼ結晶型酸化チタンナノ粒子の非接触殺菌力(光触媒から離れた地点での殺菌力)も科学的に明らかにした.電気炉アニーリングしたものに比べ約10倍もの高い非接触殺菌力を示した.この非接触殺菌力の主要因は,光触媒表面で生成された長寿命の過酸化水素が,微生物が存在する場所まで気流に乗って飛行し到達したことによる酸化力であることも明らかにした.これは酸化チタンナノ粒子の新しい応用を期待させる知見である.
これらの知見は,酸化チタンナノ粒子の光触媒活性化機構の理解と応用において学術的に極めて重要である.熱アシスト大気圧酸素プラズマ処理法は,酸化チタンナノ粒子の光触媒活性増強化および非接触殺菌性に新たな展望をもたらす画期的なポスト処理法であるといえる.

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2022

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] Remote Bactericidal Effect of Anatase TiO2 Photocatalytic Nanoparticles Annealed with Low-Temperature O2 Plasma2022

    • 著者名/発表者名
      Retsuo Kawakami, Yuki Takao, Akihiro Shirai, and Takashi Mukai
    • 雑誌名

      Biocontrol Science

      巻: 27 ページ: 217-222

    • DOI

      10.4265/bio.27.217

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Atmospheric-Pressure Low-Temperature O2 Plasma-Assisted Annealing on Visible-Light-Induced Photocatalytic Activity of Pt-doped Rutile TiO2 Nanoparticles2022

    • 著者名/発表者名
      Yuta Makino, Retsuo Kawakami, Shin-ichiro Yanagiya, Masahito Niibe, Yoshitaka Nakano, and Takashi Mukai
    • 雑誌名

      Proceedings of International Symposium on Dry Process 2022

      巻: - ページ: 125-126

    • 査読あり
  • [学会発表] 白金ドープしたルチル型酸化チタンナノ粒子への大気圧低温酸素プラズマ支援アニーリング効果2022

    • 著者名/発表者名
      牧野 祐大,川上 烈生,柳谷 伸一郎,新部 正人,中野 由崇,向井 孝志
    • 学会等名
      第83回秋季応用物理学会学術講演会

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公開日: 2023-12-25  

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