表面ナノ構造制御したポーラス薄膜による超親水性・疎水性界面の設計

本研究では、薄膜材料の実用性の高さに着目し、エネルギー消費・環境負荷の低減を目指したシングルサイト光触媒含有メソポーラス薄膜の開発を行うとともに、超親水性薄膜材料、超撥水性薄膜材料への応用を行った。(1)メソ細孔構造と孤立金属酸化物種の形成を確認し、シングルサイト光触媒活性点としてTi、V、Cr、Mo、W酸化物種を含有した透明なシングルサイト光触媒薄膜の開発に成功した。同薄膜が外部エネルギーの印加を必要とせず超親水性を示すこと、紫外光照射下では光誘起超親水性を発現することを見出し、優れた親水性薄膜材料の創製を実現した。(2)様々な材料の高親水性表面改質を目的とした、Ti含有メソポーラスシリカ薄膜の新規合成法の開発を行った。細孔構造の形成を促す構造規定剤の除去の際、従来法における高温焼成過程を経由せず、紫外光照射により光触媒的に構造規定剤の分解除去が可能であることを見出し、同手法による細孔構造形成に成功した。新規合成法を適切に利用することにより、石英基板、アルミニウム基板のみならず、熱耐久性の低いポリカーボネート、アルミニウム合金基板への高親水性コーティングを実現した。(3)超撥水性表面の構築を目的とした、材料表面での疎水性物質合成を行った。Cr含有メソポーラスシリカ薄膜のエチレンの光重合能を利用した同薄膜上でのポリエチエレン合成に成功するとともに、超撥水性への表面改質を実現した。以上のように、本研究では、シングルサイト光触媒薄膜の開発、およびその親水性、撥水性への応用を試みた。局所構造を明らかにするとともに、局所構造や表面微細構造と濡れ性との関係を評価し、機能性界面設計の基礎・応用に貢献した。

本研究では、薄膜材料の実用性の高さに着目し、エネルギー消費・環境負荷の低減を目指したシングルサイト光触媒含有メソポーラス薄膜の開発を行うとともに、超親水性薄膜材料、超撥水性薄膜材料への応用を行った。(1)メソ細孔構造と孤立金属酸化物種の形成を確認し、シングルサイト光触媒活性点としてTi、V、Cr、Mo、W酸化物種を含有した透明なシングルサイト光触媒薄膜の開発に成功した。同薄膜が外部エネルギーの印加を必要とせず超親水性を示すこと、紫外光照射下では光誘起超親水性を発現することを見出し、優れた親水性薄膜材料の創製を実現した。(2)様々な材料の高親水性表面改質を目的とした、Ti含有メソポーラスシリカ薄膜の新規合成法の開発を行った。細孔構造の形成を促す構造規定剤の除去の際、従来法における高温焼成過程を経由せず、紫外光照射により光触媒的に構造規定剤の分解除去が可能であることを見出し、同手法による細孔構造形成に成功した。新規合成法を適切に利用することにより、石英基板、アルミニウム基板のみならず、熱耐久性の低いポリカーボネート、アルミニウム合金基板への高親水性コーティングを実現した。(3)超撥水性表面の構築を目的とした、材料表面での疎水性物質合成を行った。Cr含有メソポーラスシリカ薄膜のエチレンの光重合能を利用した同薄膜上でのポリエチエレン合成に成功するとともに、超撥水性への表面改質を実現した。以上のように、本研究では、シングルサイト光触媒薄膜の開発、およびその親水性、撥水性への応用を試みた。局所構造を明らかにするとともに、局所構造や表面微細構造と濡れ性との関係を評価し、機能性界面設計の基礎・応用に貢献した。