Alloying of additive elements and their nanoparticle deposition based on the design of the interface between Ti alloys and oxide layers

Ti合金の陽極酸化過程でTi合金基板/ナノチューブ層界面に複数の添加元素が濃縮するのならば貴金属元素同士に限らず、それらの添加元素の合金化は可能か」、「添加元素の合金化現象と添加元素からなるナノ粒子形成・担持の機序はTiO2ナノチューブ形成機構から理解できるか」、さらに「ナノ粒子形成・担持は陽極酸化電圧によって制御できるか」という、これまでのアノード酸化研究で得られた知見に基づいて立案した研究における課題を解明して、「組成および位置が制御された貴金属元素と遷移金属元素からなる合金ナノ粒子を担持したTiO2ナノチューブ層の創成」と「形成したナノチューブ層のエネルギーデバイスへの展開に向けた基礎検討」を目的とする。本年度は合金ナノ粒子形成に及ぼす電気化学条件の検討を行った。作製したチタン合金の陽極酸化をフッ化物及び水を添加したエチレングリコール電解液中で実施した。広範な溶液条件で検討した結果、フッ化物濃度よりも水添加量が陽極酸化挙動に影響を及ぼし、最適量よりも水が多い場合には貴金属含有Ti合金においてナノチューブ状酸化被膜は形成しないことが分かった。最適水分量で行った陽極酸化ではナノチューブの形成とともにナノ粒子の担持は確認できたが、ナノチューブ断面よりも表面への形成が多く見られた。またナノチューブ層形成には貴金属元素の濃度が高い場合にも規則配列したナノチューブ状酸化被膜は形成しないことが分かった。更にエネルギーデバイスへの展開に向けた基礎的検討を行うための予備検討として、酸化チタンの光電流過渡応答の測定および過渡応答の計算モデルに関する検討を行った。

Ti合金の陽極酸化過程でTi合金基板/ナノチューブ層界面に複数の添加元素が濃縮するのならば貴金属元素同士に限らず、それらの添加元素の合金化は可能か」、「添加元素の合金化現象と添加元素からなるナノ粒子形成・担持の機序はTiO2ナノチューブ形成機構から理解できるか」、さらに「ナノ粒子形成・担持は陽極酸化電圧によって制御できるか」という、これまでのアノード酸化研究で得られた知見に基づいて立案した研究における課題を解明して、「組成および位置が制御された貴金属元素と遷移金属元素からなる合金ナノ粒子を担持したTiO2ナノチューブ層の創成」と「形成したナノチューブ層のエネルギーデバイスへの展開に向けた基礎検討」を目的とする。本年度は合金ナノ粒子形成に及ぼす電気化学条件の検討を行った。作製したチタン合金の陽極酸化をフッ化物及び水を添加したエチレングリコール電解液中で実施した。広範な溶液条件で検討した結果、フッ化物濃度よりも水添加量が陽極酸化挙動に影響を及ぼし、最適量よりも水が多い場合には貴金属含有Ti合金においてナノチューブ状酸化被膜は形成しないことが分かった。最適水分量で行った陽極酸化ではナノチューブの形成とともにナノ粒子の担持は確認できたが、ナノチューブ断面よりも表面への形成が多く見られた。またナノチューブ層形成には貴金属元素の濃度が高い場合にも規則配列したナノチューブ状酸化被膜は形成しないことが分かった。更にエネルギーデバイスへの展開に向けた基礎的検討を行うための予備検討として、酸化チタンの光電流過渡応答の測定および過渡応答の計算モデルに関する検討を行った。