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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1.酸化チタン微粒子の低温プラズマ処理による可視光応答化酸化チタン微粒子の窒素プラズマ処理により微粒子表面にTi-N結合が形成するが、このTi-N結合を形成する置換型窒素量に対する全ドープ窒素量の比(以下Ti-N結合形成率と略称)はプラズマ処理条件により制御できる。メチレンブルー吸着酸化チタン微粒子の可視光照射による664nm吸光度減少量は窒素プラズマ処理により増大し、可視光応答性を発現することが明らかになった。メチレンブルーの可視光分解量はTi-N結合形成率とほぼ比例する傾向を示した。2.酸化チタン微粒子のプラズマ重合効果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て酸化チタン微粒子表面にプラズマ重合を行った結果、SiO_2類似極薄膜層を形成して可視光応答性を発現することが明らかになった。第一原理計算によれば、酸化チタンへの炭素またはケイ素のドーピングによりバンドギャップの狭窄化が起こることを確認しており、したがって可視光応答性の発現はプラズマ重合過程でモノマー構成元素である炭素またはケイ素のドーピングにより起こる可能性が考えられる。3.プラズマグラフト重合法による酸化チタン微粒子表面SiO_2類似極薄膜層への機能性グラフト鎖の形成モノマーとしてアクリルアミド(AA)及びグリシジルメタクリレート(GMA)、共通溶媒として2-プロパノールを用いて、343Kで2時間プラズマグラフト重合を行った。SEMによる酸化チタン微粒子のグラフト重合前後の表面形態変化を確認し、また拡散反射IRスペクトルからメチレン鎖の形成が確認されたことより、AA及びGMAからのグラフト鎖の形成が認められた。グラフト鎖重量は下地のSiO_2類似極薄膜層の厚みに依存せず、ほぼ一定となった。