Flame Spray Pyrolysis(FSP)法

藤原研究室は以下の図に示すFlame Spray Pyrolysis(FSP)法と呼ばれる気相燃焼合成法を用いて機能性ナノ材料・デバイスの開発を行っています。合成する材料の原料となる有機金属を溶剤に溶かし、分散ガス(O2)で霧状に噴霧したものを着火・燃焼することで微細なナノ粒子(数nmから100 nmで調節可能)が生成します。下図のように貴金属(Pd)と遷移金属(Ti)の原料を組み合わせた場合、貴金属と遷移金属酸化物の粒子が一般的には生成しますが、元素の組み合わせや燃焼条件によってペロブスカイトやスピネル等の様々な結晶構造を持ったナノ粒子を合成可能です。

単原子・サブナノ貴金属クラスター担持(光)触媒の開発

FSP法において燃焼条件を調節することで、粒子のサイズが1 nm以下もしくは単原子状の貴金属(Pd)が担持された酸化物ナノ粒子(TiO2)を合成可能であり、わずか0.1 wt%のPdをTiO2に加えるだけで光触媒NOx除去効率が約10倍高くなることを見出しました。現在はこの非常に小さな粒子を担持できる特徴を生かし、より性能の良い「環境浄化光触媒」や「CO2を有用な物質へ転換する触媒」の開発を行っています。またこのような粒子を基板に堆積させ、息の中に含まれる数ppm程度の特定物質を検出することで「ガンや糖尿病等を予測するガスセンサー」の開発も検討しています。