低温プラズマ表面修飾技術による酸化チタン微粒子の環境浄化機能の改善に関する研究

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本研究では低温プラズマ技術により、酸化チタン微粒子を充填剤として既存塗料に均質に分散させることができ、これを必要な部材に塗布するだけで、(1)目的有害物質に対する高効率光触媒作用を発現し、かつ(2)耐久性に優れた劣化しにくい塗布部を創造することが可能な表面改質酸化チタン微粒子を開発することを目的とする。まず酸化チタン微粒子用低温プラズマ装置を製作した。本装置を用いることにより、微粒子同士の凝集を防止して微粒子表面を均質にプラズマ処理ができ、また目的表面改質に不可欠なプラズマ状態の最適化が実現可能となった。低温プラズマ処理により可視光吸収を示す微粒子を調製することができた。低温プラズマ処理前後の微粒子の光触媒特性を比較するために、メチレンブルー溶液に微粒子を浸漬してキセノンランプで光照射を行った。ここで赤外線吸収フィルターと紫外線カットフィルターを用いた。プラズマ処理によりメチレンブルー溶液の吸光度が更に減少し、微粒子の低温プラズマ処理により可視光応答を示すことを明らかにした。次に、低温プラズマ処理微粒子表面へのプラズマ重合について検討した。プラズマ重合用モノマーとしてオクタメチルシクロテトラシロキサンを用いた。プラズマ重合微粒子のXPSスペクトルにおいてSi_<2p>ピークが認められ、また拡散反射赤外線吸収スペクトルにおいて1055cm^<-1>にSi-O-Si伸縮振動に起因する吸収が認められたことより、微粒子表面にSi-O結合を有する架橋高分子の形成が確認できる。表面元素組成比Si/Tiはプラズマ重合時間と共に増加したことより、架橋高分子層の平均層厚はプラズマ重合時間と共に増加することを明らかした。プラズマ重合後も、微粒子の光触媒特性が低下しないことを明らかにした。