Creation of a hybrid photocatalyst with wide wavelength range response, and mechanism elucidation of antibacterial function

具有宽波长范围响应的混合光催化剂的创建以及抗菌功能的机制阐明

基本信息

批准号：
22H01793
负责人：
森本幸裕
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01793/
关键词：
光触媒抗菌チタニアハイブリッド構造有機物分解

项目摘要

居住環境にある広波長域に渡るスペクトル光を効率的に利用して動作するチタニア系ハイブリッド光触媒の創製研究をスタートした。研究は、1)材料合成と材料評価、2)光触媒特性の評価、3)抗菌性など機能性の評価、の３つのパートから成る。初段では、コア部に可視光応答するWO3結晶を配置し、シェル部をチタニアnano-tubeで作り機能発揮する構想である。初年度は、1.と2.のパートに注力し、ナノリボン束状に集結したWO3結晶（Yot構造体）の合成条件と熱処理条件に対しどの様な光触媒性能を示すかを検討した。タングステン酸ナトリウムに酸を加えた原料を比較的低温で水熱合成する方法で、軸サイズ数μm、直径約10nmのロッドが集積したYot構造体を再現性良く合成できた。Yot構造体の結晶構造はhexagonalであり、これを昇温加熱をするとロッドが成長した形のmonoclinicとタングステン酸ナトリウムでなるtriclinic相の混晶へと変化した。この様に得た種々形態のWO3粉体について、紫外・可視光触媒特性を評価するためにRhB分子の分解速度を測り、同時に吸着性も調査した。Yot構造体は中空チューブ構造であるため比較的表面積が広く吸着量は多かったが、光触媒としての動作は緩慢である一方、熱処理後の混晶状態では可視光下で良好に動作することが確認できた。この様にコア部に配置するWO3結晶の条件が定まり、シェル部に配置するチタニア膜の形成条件を濡れ性の観点などから現在、検討中である。3.のパートでは、表皮ブドウ球菌に対する抗菌性を評価するための環境を整備し、再現性のある菌の培養条件をセットできた。またこのハイブリッド光触媒は、抗菌性だけでなく、環境ガスの分解や水素発生能力を有することを目指すので、それらの評価に供するためにGC-MSを計画よりも早期に導入し立ち上げた。

我们已经开始研究创建一种基于二氧化钛的混合光催化剂，该催化剂通过有效利用住宅环境中宽波长范围内的光谱光来发挥作用。该研究由三部分组成：1）材料合成和材料评价，2）光催化性能评价，3）抗菌性能等功能评价。在第一阶段，将对可见光做出反应的WO3晶体将被放置在核心部分，外壳部分将由二氧化钛纳米管制成，以展示其功能。第一年，我们重点研究第 1 部分和第 2 部分，并研究了在各种合成和热处理条件下组装成纳米带束的 WO3 晶体（Yot 结构）的光催化性能。通过在相对较低的温度下用酸水热合成钨酸钠，我们能够合成具有良好重现性的轴尺寸为几μm、直径约为10 nm的棒状Yot结构。 Yot结构的晶体结构为六方晶系，加热时变为由棒状生长的单斜晶相和由钨酸钠构成的三斜晶相组成的混晶。对于由此获得的各种形式的WO3粉末，测量了RhB分子的分解速率以评估紫外/可见光催化性能，同时还研究了吸附性能。由于Yot结构具有中空管结构，因此具有相对较大的表面积和较大的吸附量，但虽然其作为光催化剂的作用较慢，但经证实其在混晶状态下在可见光下工作良好热处理我能做到。这样，WO 3 晶体置于核中的条件已经确定，并且目前从润湿性的角度考虑形成置于壳中的二氧化钛膜的条件。在第 3 部分中，我们能够创建一个评估表皮葡萄球菌抗菌特性的环境，并为细菌设置可重复的培养条件。此外，这种混合光催化剂的目标不仅是抗菌性能，还具有分解环境气体并产生氢气的能力，因此比原计划更早引入并启动了GC-MS，以便对其进行评估。