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Preparation of compositionally graded zinc oxide/silica spherical hollow particles by spray-drying method

喷雾干燥法制备成分梯度氧化锌/二氧化硅球形空心颗粒

基本信息

批准号：
21K04680
负责人：
遠山岳史
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Nihon University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04680/
关键词：
噴霧乾燥法中空粒子酸化亜鉛シリカテトラエトキシシラン

项目摘要

ZnOの製造は乾式法により行われているが，粉体の機能性の向上のためには形態制御可能な液相法が有効である．しかし，ZnOの溶解度は低く形態制御は困難である．そこで，本研究ではZnO懸濁液にCO2ガスを吹き込む単純なプロセスによりZnOを溶解させ，さらにシリカ分を添加した混合水溶液を噴霧乾燥することにより，外殻にZnO層，内部に保持層としてSiO2層を組成傾斜させた球状中空粒子の作製を目的としている．令和3年度（初年度）はZnO懸濁液にCO2を吹き込むことで最大約1.0 g/dm3（ZnO換算）の溶液を調製することに成功した．そこで，この方法で得られた高濃度Zn2+水溶液にケイ酸カリウム水溶液をSiO2/ZnO重量比0～1となるよう添加し，これを噴霧溶液とした．得られた混合水溶液を噴霧乾燥温度40～120℃，噴霧圧力200 kPaで噴霧乾燥を行ったところ，1～4μmの球状中空粒子を得ることができた．しかしながら，中空壁のEDX分析からSiとZnは均一に存在しており組成傾斜は認められなかった．令和4年度は前年度に得られた粒子の紫外線吸収能について評価した．得られたZnO球状中空粒子はおおよそ400 nm以下の紫外線を吸収しているのが確認できたが，SiO/ZnO重量比の増加に伴い紫外領域での吸収能は低下する傾向がみられ，ケイ酸亜鉛の生成がみられた重量比1では紫外線吸収能を示さなかった．また，光触媒活性についてメチレンブルー分解により評価を行ったところ，SiO2/ZnO重量比重量比の増加に伴い活性も低下することが分かった．以上の結果から，SiO2/ZnO重量比0.5において光触媒活性の低い紫外線吸収粉末の作製が可能であった．

ZnO is produced by dry method, functional method and morphological method. ZnO solubility is low and morphology is difficult to control. In this study, ZnO suspension was dissolved in pure water, and then added to the mixed aqueous solution. In this study, ZnO suspension was dried in pure water, and SiO2 suspension was dried in pure water. In the first three years of this year, the ZnO suspension was successfully prepared with CO2 as the most recent solution, i.e. 1.0 g/dm3 (ZnO conversion). The method is to obtain a high concentration Zn2 + aqueous solution, an acid solution, an aqueous solution, a SiO2/ZnO weight ratio of 0 to 1, an additive solution, and a spray solution. Spray drying temperature 40~120℃, spray pressure 200 kPa, spray drying, 1~4μm spherical hollow particles. EDX analysis of hollow walls shows that Si and Zn exist uniformly and that composition is inclined. In 2010 and 2014, the UV-absorption energy of particles was evaluated in the previous year. ZnO spherical hollow particles absorb ultraviolet rays below 400 nm and the absorption energy tends to decrease with the increase of SiO/ZnO weight ratio, and the absorption energy tends to decrease with the increase of SiO/ZnO weight ratio. The increase of SiO2/ZnO weight ratio is accompanied by the decrease of photocatalyst activity. As a result, the SiO2/ZnO weight ratio of 0.5 makes it possible to prepare low UV absorbing powder with high photocatalytic activity.