小島 隆

Porous materials were prepared by stacking needle-like titania particles. The uniform, needle-like titania particles were synthesized by hydrothermal treatment of titanium hydroxide gel containing ethylenediamine. A seeding technique controlled the particle size of them. The obtained particles were dispersed in aqueous solutions with various pH values and vacuum-filtered to form bulk materials. Porous materials with uniform microstructure were obtained when the pH of the suspension was adjusted to the value suitable for generating electrostatic repulsion between dispersed titania particles. Changing the size of component particles also controlled the pore size of the porous titania.

本研究では、水熱法を用いて粒径が均一で、かつ針状に形状異方性を有するチタニアおよびアルミナ系粒子を合成し、得られた粒子を用いての多孔体作製を試みた。この際、様々な粒径の粒子を調製することにより、孔径の制御も試みた。得られた粒子を、それぞれpHを調製した分散媒に分散し、吸引濾過によりバルク状の多孔体としての成形を試みたところ、粒子間に反発力が生じやすいような条件の分散媒を用いた場合に、割れやひびの生じにくい多孔体を作製することが出来た。用いる粒子の粒径を変えた場合も均一な多孔体を成形することが可能であり、得られた多孔体は、粒子の粒径に依存した孔径を有していた。

本研究では、針状に形状異方性を有するチタニア粒子の積層によるセラミックス多孔体の作製を試みた。まず、水酸化チタンをアミン類等の吸着物質存在下で水熱処理することにより、粒径が均一で、かつ針状に形状異方性を有するチタニア粒子を合成した。また、酸性条件下での水熱合成により調製した、非常に微細なチタニアナノ粒子を種結晶として用いることにより、針状チタニア粒子の粒径を変化させてそれぞれ合成した。得られた粒子を水中に分散、吸引濾過を用いて成形することにより、多孔体の作製を行った。均一な粒径を有する異方性粒子を用いたことにより、得られる多孔体は気孔率が大きく均一な細孔径を有していた。

チタンの水酸化物ゲルを水熱処理することにより、粒径、形状が均一なチタニア粒子を合成した。その際に形態制御剤としてエチレンジアミンを添加することで、粒子の形態を針状に制御することが出来た。さらに、微細なチタニア種結晶粒子を系内に添加することにより、長軸径を数十から数百ナノメートルの間で連続的に制御して、均一な針状粒子を作製出来た。また、この針状粒子においては、(100), (110)面が優先的に成長していることも確認された。メチレンブルーの光分解試験においても、針状粒子を用いた場合、等方的な粒子に比べて高い光分解活性が確認されたため、(100), (110)面が他の面と比較して良好な光触媒特性を有している可能性が示唆された。

水熱条件下でのチタン酸ビスマス粒子合成時における、チタン源と鉱化剤の影響を詳細に調べた。チタン源としては、アルカリ水溶液中に直接チタンアルコキシドを投入して得た水酸化チタン、アルコキシド法により合成した水和チタニア、水和チタニアを仮焼して得られるアナターゼ型に結晶化したチタニア粒子をそれぞれ用いた。その結果、チタン源の反応性および硬化剤の種類、濃度が生成する粒子の形状、結晶相に大きく影響することが判明した。水和チタニアを原料に用いた場合には、比較的高温で水熱処理を行うことによって、平均粒径が数十ナノメートルオーダーのBi₄Ti₃O₁₂粒子を得ることが出来た。

Environmental risk assessment for hazardous waste and the development of its appropriate treatment technology are very. important issues for waste management in the 21 century. Here, we define a new concept "Rescue Number " (RN), which is proposed by ResCWE, Nagoya University for a management of the waste difficult to process (DTP waste). RN consists of the following two assessment indices. Risks of the industrial and municipal wastes for both human life and the global environment are assessed by the "Figure of Treatment Priority (FTP)". Recycling technologies of such DTP wastes are assessed by using the "Figure of Unprocessibility for Waste (FUW)", the concept of which is also defined by ResCWE in combination with FTP. The two indices are related to RN by the equation, (RN) = (FTP) x (FUW). Qualitative case studies on the assessment of various ceramic wastes are performed using the above concepts RN, FTP and FUW.

In order to develop a new recycling system of WC-Co cermet scraps, dry and wet recycling processes were investigated. WC-Co cermet disks with 15 mmphi in diameter and 5 mm in thickness were used as specimens, which contain ca. 20wt% of Co as a binding material. In the dry process, WC-Co tips were oxidized in air at 900degreesC to form the mixture of WO3 and CO3O4. The oxidized sample was ground with an appropriate amount of graphite powder by ball-milling, which was then reduced at 800degreesC in H-2 atmosphere. The recovered powder was a mixture of WC and Co metal powders with a small amount of amorphous carbon. In the case of wet process, WC-Co disks were enclosed in concentrated HCl aqueous solution and hydrothermally treated at 110degreesC for 48 hours. Co metal in cermet was completely extracted into acid aqueous solution as Co cations, While WC was collected as a porous solid. This phenomenon occurred by the difference in solubility between WC ceramics and Co metal into acid solution. This result indicates that WC and Co can be recovered separately by the wet process.

Novel Ce-TZP-based composites were successfully developed based upon the microstructure control using the in-situ formation of plate-like lanthanum-beta -aluminate or lanthanum M-type hexaferrite crystals. The formation process and morphology of lanthanum-beta -aluminate (LBA) crystals in Ce-TZP matrix were investigated by examining the crystal phase and the microstructures. The preferential diffusion of La3+ in ZrO2 matrix was found to be a key for the formation of LBA crystals. The morphology of the LBA particles depended on the particle size of the starting Al2O3 particles. The anisotropic crystals of LBA were effective for the improvement of the mechanical properties of the composite. Composites with in-situ formed hexaferrite (La(Fe,Al)(12)O-19, Co(Fe0.9Al0.1)(11))O-19)particles exhibited improved mechanical properties as well as magnetism, which can be applied for remote sensing of crack propagation utilizing the inverse magnetostrictive effect.