合金の選択酸化によるポーラス酸化物電極の生成と構造機能解析

通过合金的选择性氧化生成多孔氧化物电极以及结构和功能分析

• 批准号: 11118243
• 负责人: 藤本 慎司
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11118243/
• 关键词: ステンレス鋼; 不働態皮膜; ポーラス皮膜; 半導体酸化物; 変調電解法; 機能表面; 生体親和性; チタン酸化物

水溶液電解プロセスにより金属・合金上に多様な構造組織・組成を持つ酸化物皮膜を形成できるが、合金では一成分を優先的に溶解除去し、安定な酸化物を生成する合金成分の酸化物を選択的に生成させることができる。このとき、活性溶解と合金成分のみの酸化物生成を繰り返すことにより、数μmもの厚さを有するポーラス構造を持つ皮膜を生成できる。これまでに、Fe,Cr,Niの活性態電位とCrの不働態電位とを繰り返し分極する方形波電位パルス法により、Fe-Cr,Ni-Cr系合金にCr酸化物を主体とするポーラス酸化物層を作成できるとを報告した。本研究では光触媒あるいは生体適合性などの表面機能が注目されているTiO_2皮膜をFe基合金表面に生成し、その構造・電気化学的挙動を検討した。イオンビームスパッタ法により生成したFe-22Ti合金を0.1M H_2SO_4水溶溶液中でFe,Tiの活性態電位とTiの不働態電位とを繰り返し分極することによって、Tiのカチオン分率が75%に達する干渉色を示す厚い酸化物皮膜を生成した。さらに、方形波の電位を様々に変化させることにより最適の電気化学的条件を明らかにした。この皮膜は、0.1μm程度の細孔が多数分布するポーラス構造を持っており、極めて大きな表面積を有する。一方、光電気化学応答より、この酸化物膜は3.3eVのバンドギャップを侍ち、通常の酸化過程で生成したTiO_2と同様の光電気化学作用を示すことが明らかとなった。さらに表面積が大きいことより通常の酸化物皮膜よりも大きな見かけの量子効率を示すので、TiO_2微粒子と同様の光誘起触媒としての機能性が期待できる。

Electrolysis of aqueous solutions involves the formation of various structures and compositions on metals and alloys, the preferential dissolution and removal of one component of the alloy, the formation of stable acids, and the selective formation of acids of the alloy component. The active dissolution and the formation of acid compounds in the alloy composition are discussed in detail below. The active state potential of Fe,Cr,Ni, Cr, Cr In this study, the growth, structure and electrochemical behavior of TiO_2 films on Fe-based alloy surfaces were investigated. Fe-22Ti alloy in 0.1M H_2SO_4 aqueous solution. Fe,Ti active state potential. Ti inactive state potential. The polarization of Fe, Ti active state potential. 75% dry state potential. Acid film. The electric potential of the square wave is changed from zero to zero, and the optimum electrochemistry conditions are changed from zero to zero. Most of the pores in the film are about 0.1μm in diameter. The photoelectrochemical reaction of TiO_2 and TiO_2 in the acidizing process was studied. The surface area of TiO_2 particles is larger than that of ordinary acid coatings, and the quantum efficiency of TiO_2 particles is expected to be higher than that of TiO_2 particles.

项目成果

S. Fujimoto: "Formation and Properties of Ti-rich Oxide Layer on Fe-Ti Alloys by Square Wave Potential"Electrochemistry. 67・12. 1156-1158 (1999)

S. Fujimoto：“通过方波电位形成 Fe-Ti 合金上的富钛氧化物层”，电化学 67・12（1999）。

S. Fujimoto: "Impedance and Photoelectrochemical Properties of Porous Oxide Film on Type 304 Stainless"Journal of Electroanalytical Chemistry. 473・1/2. 265-271 (1999)

S. Fujimoto：“304 型不锈钢上多孔氧化膜的阻抗和光电化学性质”电分析化学杂志 473・1/2（1999 年）。