表面微細構造による光触媒機能の向上

背 景

光触媒として知られる酸化チタンは，紫外線照射により，殺菌・防汚，水浄化などに利用できる（図1参照）．しかしながら，その有効利用には光触媒機能の増強が必要である．

図2 加工装置とテクスチャ加工方法，陽極酸化装置の概略

得られた成果

・ マイクロテクスチャの創成ができた（図3）．

・ 微細構造つきの酸化チタン膜が製造できた（図4、文献2、図5、文献3）．

・ 光触媒機能の１つである，親水性の改善が確認できた（文献1,2,3）． 

図1 光触媒機能の発現の模式図

目 的

・ 表面微細構造の導入による光触媒である酸化チタンの高機能化

・ 表面微細構造と光触媒機能の関係の解明

 

ナノ・マイクロ引っかき（切削）による表面テクスチャの創成とTiの陽極酸化

３軸NC加工機上でFast Tool Servoによるチタン表面のマイクロ掘起し＆切削により，マイクロ周期構造を設け，表面積の増大と反射防止によるUV吸収効率向上を図り，実用拡大の障害となっている光触媒の効率の格段の向上を目指す．加工後のチタン表面を陽極酸化し，微小凹凸構造を有すアナターゼ型酸化チタン膜を開発する．

 

図3 マイクロテクスチャの創成例（Modeling wax） 図4 マイクロテクスチャ付きのTiO2表面

図5 振動援用引っかきによるマイクロテクスチャ付きTiO2表面

日本学術振興会 科学研究費補助金 基盤研究(C) H22～24年度 No. 22560134

「ナノ・マイクロ・ダブル掘起しテクスチャによる高機能光触媒膜の開発」 （代表 清水 淳）

現在の状況

・ より微小で複雑な表面テクスチャの創成

・ 光吸収・散乱のシミュレーション

 

参考論文

(1) Jun Shimizu, Libo Zhou, Kaoru Takamori, Hirotaka Ojima, Takeyuki Yamamoto, Han Huang: Enhancement of Photocatalytic Reaction of Titanium Dioxide Film by Surface Texturing, Materials Science Forum, 654-656, (2010.8) pp.1784-1787

(2) Jun Shimizu, Go Kobayashi, Naomi Hasegawa, Takeyuki Yamamoto, Hirotaka Ojima, Teppei Onuki, Libo Zhou: Influence of Surface Micro Texture on Photocatalitic Function of Titanium Dioxide Film, Materials Science Forum, 706-709, (2012.1) pp.2646-2651

(3) Jun Shimizu, Takeyuki Yamamoto, Libo Zhou, Teppei Onuki, Hirotaka Ojima: Development of Microtextured Photocatalytic Surface by Vibration-assisted Scratching, Materials Science Forum, 783-786, (2014.4) pp.1488-1493