Creation of a hybrid photocatalyst with wide wavelength range response, and mechanism elucidation of antibacterial function

具有宽波长范围响应的混合光催化剂的创建以及抗菌功能的机制阐明

• 批准号: 22H01793
• 负责人: 森本 幸裕
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01793/
• 关键词: 光触媒; 抗菌; チタニア; ハイブリッド構造; 有機物分解

居住環境にある広波長域に渡るスペクトル光を効率的に利用して動作するチタニア系ハイブリッド光触媒の創製研究をスタートした。研究は、1)材料合成と材料評価、2)光触媒特性の評価、3)抗菌性など機能性の評価、の３つのパートから成る。初段では、コア部に可視光応答するWO3結晶を配置し、シェル部をチタニアnano-tubeで作り機能発揮する構想である。初年度は、1.と2.のパートに注力し、ナノリボン束状に集結したWO3結晶（Yot構造体）の合成条件と熱処理条件に対しどの様な光触媒性能を示すかを検討した。タングステン酸ナトリウムに酸を加えた原料を比較的低温で水熱合成する方法で、軸サイズ数μm、直径約10nmのロッドが集積したYot構造体を再現性良く合成できた。Yot構造体の結晶構造はhexagonalであり、これを昇温加熱をするとロッドが成長した形のmonoclinicとタングステン酸ナトリウムでなるtriclinic相の混晶へと変化した。この様に得た種々形態のWO3粉体について、紫外・可視光触媒特性を評価するためにRhB分子の分解速度を測り、同時に吸着性も調査した。Yot構造体は中空チューブ構造であるため比較的表面積が広く吸着量は多かったが、光触媒としての動作は緩慢である一方、熱処理後の混晶状態では可視光下で良好に動作することが確認できた。この様にコア部に配置するWO3結晶の条件が定まり、シェル部に配置するチタニア膜の形成条件を濡れ性の観点などから現在、検討中である。3.のパートでは、表皮ブドウ球菌に対する抗菌性を評価するための環境を整備し、再現性のある菌の培養条件をセットできた。またこのハイブリッド光触媒は、抗菌性だけでなく、環境ガスの分解や水素発生能力を有することを目指すので、それらの評価に供するためにGC-MSを計画よりも早期に導入し立ち上げた。

A study on the utilization of photocatalysts in residential environment Research: 1) Material synthesis and material evaluation; 2) Photocatalyst characteristics evaluation; 3) Antibacterial property and functional evaluation; 3) Photocatalyst preparation. In the initial stage, the WO3 crystal is arranged in the visible light tube, and the nano-tube is used as a function. In the early years, the synthesis conditions and heat treatment conditions of WO3 crystals (Yot structure) were discussed. Using a low-temperature hydrothermal synthesis method that compares raw materials such as acid addition and acid addition, Yot structures with an axis of several microns and a diameter of about 10nm can be synthesized reproducibly. The crystalline structure of the Yot structure is hexagonal and triclinic. The results showed that the decomposition rate of RhB molecule was measured and the adsorption properties of WO3 powder were investigated. Yot structure is hollow structure, adsorption capacity is high, photocatalyst is slow, mixed crystal state after heat treatment is good under visible light. The conditions for WO3 crystallization are determined by the configuration of the crystal portion, and the conditions for the formation of the crystal film are determined by the configuration of the crystal portion. 3. Evaluation of antimicrobial properties of Escherichia coli, Escherichia coli and Escherichia coli. The GC-MS is an early introduction program for photocatalyst, antibacterial, environmental degradation, and water production.