希土類アモルファスリン酸塩の合成と紫外線遮断剤への応用

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安全で副作用を及ぼさない全く新規な紫外線防御剤の開発を目指し、セリウム(Ce)とチタン(Ti)の複合アモルファスリン酸塩を合成した。開発したアモルファスCe_<1-x>Ti_xP_2O_7リン酸塩は、紫外線(波長400nm以下)を効率よく吸収し、組成を変えることで任意に吸収波長を制御できることが明らかとなった。また、油脂の酸化活性の評価を行ったところ、アモルファスCe_<1-x>Ti_xP_2O_7には従来の酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セリウムに見られた光あるいは熱による酸化は見られず、皮脂や他の有機物を分解しないことが明らかとなった。しかしながら、これらの特性はアモルファス状態であるときのみ得られるため、アモルファス状態の安定化について検討した結果、リン酸塩中に高価数でリン(P)よりもイオン半径の大きいニオブ(Nb)やタンタル(Ta)を導入することで、耐熱温度を400℃から650℃まで引き上げることに成功した。さらに、アモルファスを構成するリンをタングステンで置換することにより、また、チタンをジルコニウムで置換することにより、長波長領域の紫外線を完全に遮断可能である新規な紫外線遮断材料を開発した。この材料は、粒子径30nmのナノ粒子で構成されており、組成の変化によって光吸収波長を制御できる。鮮やかな黄色を呈することから、紫外線遮断剤としての応用に限らず、ナノ黄色顔料としての応用も期待できる。また、人体や環境に対して有害な金属を全く含まないため、副作用を及ぼさない環境調和型の材料となることが明らかとなった。