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不動態膜に覆われた金属チタン表面をアナターゼ型光触媒機能膜に変換する簡便法の開発

开发一种简单方法将覆盖有钝化膜的金属钛表面转化为锐钛矿型光催化功能膜

基本信息

批准号：
19K05112
负责人：
石川敏弘
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Tokyo University of Science, Yamaguchi
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

私たちはこれまで、チタニア系光触媒材料の開発と金属チタン表面の機能化に関する研究を行ってきた。その中で、金属チタン表面に存在する不動態膜(ルチル型酸化膜)の生成メカニズムを熱力学的に明らかにさせ、チタン表面を簡便な手法で光触媒機能を有するアナターゼ型酸化膜を形成させることに成功した。既存技術においても、金属チタン表面の機能化には、強酸・強アルカリ処理と高圧条件下での水熱反応や、高電圧を必要とする陽極酸化法と言った、比較的複雑な手法が採用されており、簡便な空気中酸化によるアナターゼ型酸化膜形成に関する報告は今回の我々が初めてとなる。ここでは、私たちがこれまでに開発してきたTiO2/SiO2系光触媒材料に関する知見、すなわち「シリカが共存する場合はアナターゼ型酸化チタンが1200℃の大気中でも安定に存在すると言う知見(Natureに発表)」を金属チタン表面の酸化反応に適用している。我々は、金属チタン表面に存在する不動態膜の除去法や機能化に関する研究を行っている中で、シュウ酸のような還元力を有する有機酸で処理するだけで、湿潤条件下で安定な水素化チタン(TiH2)が生成し、その表面にシリカ層を生成させた状態で大気中酸化するだけで、金属チタン表面にアナターゼ型酸化膜が生成する可能性を見出した。この知見を基に金属チタン表面に優れた親水特性を発現させることにより、疑似体液中で極めて優れたアパタイト形成能を示した。これらの基礎的知見を基に金属チタン表面にSiO2固溶アナターゼ傾斜層を形成させ骨形成能、ならびに付着細菌の完全分解能を付与できることを確認した。

Private たちはこれまで, チタニア started photocatalytic materials の発と metal チタン surface の function に masato するを line ってきた. そので, metal チタン surface に exist する not dynamic membrane (ルチル acidification membrane) の generated メカニズムを thermodynamic に Ming らかにさせ, チタン surface easy をな gimmick でを photocatalytic functions have するアナターゼを acidification membrane formed させることに successful した. Existing technology においても, metal チタン surface の function には, strong acid, strong アルカリ処 principle under the condition of high と圧での hydrothermal anti 応や, high electric 圧を necessary とする anode acidification method と said った, comparison of the complex 雑な gimmick が using されており, simple な acidification in the empty 気によるアナターゼ acidification membrane formed に masato すはる report today return my の々が early Youdaoplaceholder0. ここでは, private たちがこれまでに open 発してきた TiO2 / SiO2 is photocatalytic materials に masato する knowledge, すなわち "シリカが coexistence する occasions はアナターゼ type acidification チタンが 1200 ℃ の large 気でも settle に exist すると said う knowledge (Nature に発 table)" を metal チタン surface の acidification anti 応に optimum Use ててる. I 々は, metal チタン surface に exist するの is not dynamic membrane to remove method や function に masato するを line っているで, シュウ acid のような there yuan force をする organic acid で処 Richard するだけで, under the condition of wet で stability な water element チタン (TiH2) が generated し, その surface にシリカ layer を generated させで large 気 acidification すた state The possibility of する formation of a ゼ type acidified film が on the るだけで and チタを surfaces of metals is found in をた. この knowledge を base に metal チタン surface に optimal れた hydrophilic properties を発 now させることにより, suspected in the body fluids でめて optimal れたアパタイト formation can をした. これらの basic knowledge を base に metal チタン surface に SiO2 solution アナターゼ seam を form させ bone formation energy, ならびに complete decomposition can pay the bacteria のを give できることを confirm した.