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2019 Fiscal Year Annual Research Report

Investigation on the formation behavior of noble metal alloy nanoparticles during anodization and its control and applications

Research Project

Project/Area Number 18H01752
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

土谷 博昭  大阪大学, 工学研究科, 准教授 (50432513)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 藤本 愼司  大阪大学, 工学研究科, 教授 (70199371)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Keywordsアノード酸化 / チタニア / ナノチューブ / ナノポーラス / 貴金属合金 / ナノ粒子
Outline of Annual Research Achievements

本年度はマグネトロンスパッタリング法で貴金属元素を添加したチタン合金薄膜を製膜する際に蒸着基板の加熱により、チタン合金薄膜の組織の均一化を図り、貴金属元素の影響を系統的に調査することを予定していたが、スパッタリング装置の不具合のため計画を変更して貴金属元素の影響をアーク溶解法により作製したチタン合金を用いて検討した。本年度は白金および金またはパラジウムを共添加したチタン合金を作製した。また比較として、白金、金またはパラジウムを添加したチタン合金も比較材として作成した。これらチタン合金をフッ化アンモニウムと水を添加したエチレングリコール中でアノード酸化した結果、貴金属元素を共添加した試料においてナノ粒子が担持したチタニアナノチューブの形成に成功した。その形成に及ぼすアノード酸化条件の影響を検討した結果、アノード酸化電圧が小さい場合にはチタニアナノチューブは形成したが、ナノ粒子担持は見られなかった。一方、電圧が大きい場合には、ナノ粒子が担持したチタニアナノチューブは形成した。アノード酸化電圧が高い場合、チタン合金基板の酸化が速く進行しナノチューブ形成が生じるとともに、ナノチューブ底部/チタン合金基板界面への貴金属元素の濃縮も速く起こるため、貴金属ナノ粒子担持が生じたと考えられる。一方、白金、金またはパラジウムを単独添加したチタン合金ではチタニアナノチューブの形成は確認できたが、ナノ粒子の担持が確認されなかった。これら貴金属元素の添加量を増やすとナノ粒子担持が確認されたことから、貴金属元素の濃縮とナノチューブへの取り込みの2つの段階にそれぞれアノード酸化条件が影響しうることが分かった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の計画を変更したが、変更後の計画はおおむね実施でき、貴金属元素ナノ粒子担持に要求されるアノード酸化条件の指針を得ることが出来たため。

Strategy for Future Research Activity

本年度得た知見をもとに、2種類の異なる貴金属元素を様々な組み合わせにて適量を添加し作製したチタン合金をフッ化物および水を添加したエチレングリコール溶液中で陽極酸化を行い、その陽極酸化挙動、形成する被膜形態、貴金属ナノ粒子担持およびチタン合金基板での貴金属元素の分布状態から貴金属ナノ粒子担持チタニアナノチューブ形成機構の解明とデバイス評価を行う。

Research Products

(6 results)

All 2019

All Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 5 results)

  • [Presentation] アノード酸化 -被膜形態・成長に及ぼす基板性状の影響-2019

    • Author(s)
      土谷博昭
    • Organizer
      腐食防食学会 関西支部 新進気鋭セミナー
    • Invited
  • [Presentation] チタン合金のアノード酸化を基軸とした    チタニアナノチューブ光触媒2019

    • Author(s)
      土谷博昭
    • Organizer
      第36回ARS富山コンファレンス
    • Invited
  • [Presentation] Ti合金のアノード酸化に基づく 貴金属担持チタニアナノチューブ創成2019

    • Author(s)
      土谷博昭、大谷優紀、西山康之、藤本慎司
    • Organizer
      日本金属学会2019年秋期(第165回)講演大会
  • [Presentation] Growth of TiO2 nanotubes on heat-treated Ti substrates2019

    • Author(s)
      Hiroaki Tsuchiya, Yuka Kamimura, Junji Nakata, Shinji Fujimoto
    • Organizer
      3rd International Symposium on Anodizing Science and Technology
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] TiO2 Nanotube Arrays: Photoelectrochemical and Photocatalytical Applications2019

    • Author(s)
      Hiroaki Tsuchiya, Patrik Schmuki, Ning Liu, Marco Altomare
    • Organizer
      235th Annual Meeting of the Electrochemical Society
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] チタンのアノード酸化の基礎2019

    • Author(s)
      土谷博昭
    • Organizer
      (一社)表面技術協会・ARS第102回チュートリアル例会
    • Invited

URL: 

Published: 2021-01-27  

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