結晶化ガラスを用いたナノ構造形成と光触媒応用

使用结晶玻璃形成纳米结构和光催化应用

• 批准号: 14J04457
• 负责人: 吉田 和貴
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J04457/
• 关键词: 光触媒; 結晶化ガラス; 比表面積向上; 欠陥導入; ナノ構造体; 化学エッチング

前年度の成果を基に本年度の方策を化学エッチングによる比表面積変化及び欠陥導入に重きを置いた研究を進めることとした。前年度までの研究により結晶化ガラスの光触媒活性が比表面積を大きく関係している可能性を示唆した。よって，本年度では結晶化ガラスの比表面積をBET法を用いて測定した。その結果，エッチング後の比表面積が18 m2/gであり，エッチング前よりも18倍大きい値を有することが判明した。この倍率は触媒活性の上昇率と対応するものであり，結晶化ガラスの光触媒活性が比表面積に大きく影響を受けるものであることが判明した。これに加え，エッチング後の比表面積は粉末材料に匹敵する値であり，粉末材料と同等の比表面積をもつバルク型材料の作製に成功したことが判明した。欠陥導入に関して，結晶化ガラスに可視光応答性を付与することを目的として行った。種々の方法により欠陥導入を試みた結果，その手法によって導入される欠陥の種類とその導入量に大きな違いがあることが判明した。また，欠陥種によって可視光域での光吸収にも違いが生じることが分かり，手法による選択的な欠陥導入およびそれによる光学特性の制御に成功した。しかしながら，本研究課題で対象としたガラス組成においては可視光応答性が発現せず，導入した欠陥が光触媒反応を阻害している可能性が示唆された。一方で，他の光触媒結晶化ガラスにおいて欠陥導入により可視光応答性を初めて観測することに成功した。この組成における応答性発現機構等に関しては不明ではあるが，今後の研究により実用化可能な光触媒材料の創製に期待がされる。

Former annual の results を に の this year order を chemical エ ッ チ ン グ に よ る surface variations and び owe 陥 import に heavy き を buy い を た research into め る こ と と し た. Before annual ま で の research に よ り crystallization ガ ラ ス の が photocatalytic activity is greater than surface area を き く masato is し て い を る possibility in stopping し た. Youdaoplaceholder0, in this year, the で crystallization ガラス <s:1> specific surface area をBET method を was used to determine the た by て て. そ の results, エ ッ チ ン グ の が surface after 18 m2 / g で あ り, エ ッ チ ン グ before よ り も 18 times as big as き い numerical を have す る こ と が.at し た. の こ の ratio は catalytic activity in lift と 応 seaborne す る も の で あ り, crystallization ガ ラ ス の が photocatalytic activity is greater than surface area に き く を by け る も の で あ る こ と が.at し た. こ れ に え, エ ッ チ ン グ の は powder material surface after に match す る numerical で あ り, powder materials と equally の を surface も つ バ ル ク type materials の system に successful し た こ と が.at し た. Owe 陥 import に masato し て, crystallization ガ ラ ス に visible light 応 を give a sex す る こ と を purpose と し て line っ た. Kind of 々 の way に よ り owe 陥 import を try み た results, そ の gimmick に よ っ て import さ れ る owe 陥 の kinds と そ の に large amount of import き な violations い が あ る こ と が.at し た. ま た, owe 陥 に よ っ て visible light domain で の light absorption 収 に も violations い が raw じ る こ と が points か り, gimmick に よ る sentaku な owe 陥 import お よ び そ れ に よ る optical properties の suppression に successful し た. し か し な が ら, this research topic で like と seaborne し た ガ ラ ス composition に お い て は visible light 応 a sexual が 発 now せ ず, import し た owe 陥 が photocatalytic anti 応 を resistance against し て い が る possibility in stopping さ れ た. One party で, he の light catalyst crystallization ガ ラ ス に お い て owe 陥 import に よ り visible light 応 answer early sexual を め て 観 measuring す る こ と に successful し た. Of こ の に お け る 応 a sexual 発 institutions now に masato し て は unknown で は あ る が, future study に の よ り be can be な with photocatalytic materials の created に expect が さ れ る.

项目成果

TiO2結晶化ガラス中の欠陥評価

TiO2 微晶玻璃的缺陷评估

• 发表时间: 2014
• 作者: Shinji Kubota;Masato Hirano;Takuya Morishita;Kazumasa Uehara;Kozo Funase;吉田和貴，正井博和，高橋儀宏，寺門信明，藤原巧，加藤英樹，垣花眞人
• 通讯作者: 吉田和貴，正井博和，高橋儀宏，寺門信明，藤原巧，加藤英樹，垣花眞人

Surface analysis and defect introduction in TiO2-precipitated glass-ceramics

TiO2 沉淀玻璃陶瓷的表面分析和缺陷引入

• 发表时间: 2015
• 作者: K. Yoshida;H. Masai;N. Terakado;Y. Takahashi;T. Fujiwara;K. Sato;H. Kato;M. Kakihana
• 通讯作者: M. Kakihana

光触媒結晶化ガラスの物性と触媒活性

光催化微晶玻璃的物理性能及催化活性

• 发表时间: 2016
• 作者: K. Yoshida;Y. Takahashi;R. Ihara;N. Terakado;T. Fujiwara;H. Kato;M. Kakihana;高橋寛，吉田和貴，寺門信明，高橋儀宏，藤原 巧，加藤英樹，垣花眞人;吉田和貴，正井博和，寺門信明，髙橋儀宏，藤原 巧，佐藤和好，加藤英樹，垣花眞人
• 通讯作者: 吉田和貴，正井博和，寺門信明，髙橋儀宏，藤原 巧，佐藤和好，加藤英樹，垣花眞人

Large enhancement of photocatalytic activity by chemical etching of TiO2 crystallized glass

• DOI: 10.1063/1.4897961
• 发表时间: 2014-10
• 期刊: APL Materials
• 影响因子: 6.1
• 作者: Kazuki Yoshida;Y. Takahashi;R. Ihara;N. Terakado;T. Fujiwara;H. Kato;M. Kakihana

Defect Introduction on Photocatalytic Activity in TiO2 Glass-ceramics

TiO2微晶玻璃光催化活性的缺陷介绍

• 发表时间: 2015
• 作者: K. Yoshida;H. Masai;N. Terakado;Y. Takahashi;T. Fujiwara;H. Kato;M. Kakihana
• 通讯作者: M. Kakihana