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基于二氧化钛的混合光催化剂，这些杂种光催化剂可以在住宅环境中在宽波长范围内有效运行。该研究由三个部分组成：1）材料合成和材料评估，2）光催化特性以及3）功能评估，例如抗菌特性。在第一阶段，核心部分将配备可见的光响应WO3晶体，并将使用titania nano-tube创建外壳部分以执行该功能。在第一年，我们专注于第1部分和第2部分。研究在纳米甲束中收集的WO3晶体（YOT结构）的合成和热处理条件。通过在相对较低的温度下向钨钠添加酸来制造的原材料的水热合成，可以将其轴尺寸为几μm，直径约为10 nm的杆子进行复制，并以极佳的可重复性进行复制。 YOT结构的晶体结构是六边形的，当将其加热并加热时，它变成了由单斜骨和钨钠组成的三斜相的混合晶体，将杆生长。为了评估如此获得的WO3粉末的紫外线和可见光催化特性，测量了RHB分子的分解速率，并还研究了吸附性能。由于YOT结构具有空心管结构，因此表面积相对较宽，吸附量较大，但是尽管作为光催化剂的操作缓慢，但可以证实，热处理后的混合晶体状态在可见光下很好地工作。以这种方式，已经确定了将WO3晶体放置在核心部分的条件，并且目前正在研究将二氧化钛膜形成要放置在壳部分中的条件。在第3部分中，我们建立了一个评估对葡萄球菌表皮的抗菌特性的环境，并能够为细菌设置可重复的培养条件。此外，由于该杂化光催化剂不仅针对抗菌特性，而且还针对分解环境气体并生成氢，因此GC-MS的引入比计划发射的时间早于计划进行评估。