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

使用具有受控表面纳米结构的多孔薄膜设计超亲水/疏水界面

基本信息

批准号：
21656207
负责人：
山下弘巳
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

在这项研究中，我们着眼于薄膜材料的高实用性，开发了含有单中心光催化剂的介孔薄膜，以减少能源消耗和环境影响，以及开发超亲水和超疏水薄膜材料我们应用了这个。 (1)我们证实了介孔结构和孤立金属氧化物物质的形成，并成功开发了含有Ti、V、Cr、Mo和W氧化物物质作为单中心光催化活性位点的透明单中心光催化薄膜。他们发现该薄膜无需施加外部能量即可表现出超亲水性，并且在紫外光照射下表现出光诱导超亲水性，实现了优异亲水性薄膜材料的创建。 (2)我们开发了一种新的含钛介孔二氧化硅薄膜的合成方法，用于各种材料的高亲水性表面改性。当去除促进孔结构形成的结构导向剂时，我们发现可以使用紫外光照射来光催化分解和去除结构导向剂，而无需经过传统方法中的高温烧制过程。成功形成孔隙结构。通过适当利用新的合成方法，我们不仅在石英和铝基材上，而且在耐热性较低的聚碳酸酯和铝合金基材上实现了高亲水性涂层。 (3)我们在材料表面合成疏水物质，旨在构建超疏水表面。我们利用乙烯的光聚合能力，在含Cr介孔二氧化硅薄膜上成功合成了聚乙烯，并实现了表面改性，使其具有超疏水性。如上所述，在本研究中，我们尝试开发单点光催化薄膜并将其应用于亲水性和拒水性。除了阐明局部结构之外，我们还评估了局部结构、表面微观结构和润湿性之间的关系，并为功能界面设计的基础知识和应用做出了贡献。