フッ化アパタイトの被覆について：光触媒塗料「フェイスガード」


			光触媒塗料フェイスガード　　　株式会社　トウメイ

フッ化アパタイト被覆酸化チタン

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	フッ化アパタイトの被覆について
		アパタイトが結晶にくっつく（被覆する）ことは、アパタイトの親和性を利用しています。どのようにアパタイトが被覆するかを考えてみます。アパタイトの生成機構は、体内での挙動を模擬したものが大半です。アパタイト被覆酸化チタンの合成を順に説明します。１）基質小胞の生成（第１段階）液中にCaイオンとPO4イオンが存在すると基質小胞（ごく微少な結晶）が生成します。ここで問題なのが初期のCaイオンとPO4イオンの輸送であります。上記の合成でもある様にCaイオン、 PO4イオンと水分子の解離によって生じたOHイオンが出会うとアパタイトが生成します。ここで問題なのが水面でCaイオンとPO4イオンが接しアパタイトが瞬時に生成してしまうとTiO2粒子に被覆しません。つまり水面では反応せずTiO2粒子表面でアパタイトが生成するよう調整する必要があります。一般には緩衝液を使用します。CaイオンとPO4イオンが接しても瞬時に反応せず、少し時間が経ってから反応するようにします。２）結晶の成長（第２段階）アパタイトの親和性を用いてTiO2粒子の水酸基（OH基）の表面でアパタイトの核が生成します。その後、結晶が成長するとアパタイト被覆二酸化チタンができます。ここでは、結晶成長を支配する要因は合成の温度やｐHに依存します。


		低温で作成したフッ化アパタイトを同定する目的でＸ線解析を用いて格子定数の変化から検証を行いました。調合時にフッ化ナトリウムやフッ化カリウムを添加し、特別な方法で調整するとそれらの添加量の増減により格子定数が変化する事が判ります。ここで格子定数とは結晶は１単位の長さ（単位；Å）でありアパタイトを６方晶系として扱うと、ａ軸とｃ軸が変化する事が予想されます。幾何学的には、上図のOHの位置は図中のO(３)とO(３)のくぼみに入る。ＯＨイオンのイオン半径は、1.37（Å）でありＦイオンのそれは1.33（Å）であることからイオン半径が小さいFイオンの方が O(３)とO(３)のくぼみに収まりが良い事からアパタイトの結晶の歪みが小さくなると予想できます。右下図にフッ化物の添加量とa軸の格子定数の変化を示します。格子定数は６方晶系に沿って以下の式を用いて算出しました。 1/ｄ2＝4/3（（ｈ2+ｈｋ+ｋ2）/a2）+ｌ2/ｃ2 ここで『（ｋｈｌ）は指数』『ｄは、面間隔（Å）』フッ化物添加量が多くなるほどa軸の格子定数が小さくなることが判る。逆にｃ軸方向の格子定数は大きくなります。従ってフッ化アパタイトの形状は、ハイドロキシアパタイトのそれに比較して針状になる事が予想できます。【ａ軸の格子定数について】ハイドロキシアパタイトフッ化アパタイト　 Ca10(PO4)6(OH)2 Ca10(PO4)6F2 本研究 9.452 9.391 他の文献 9.447～9.452 9.398～9.402 （自社測定）本法で合成したフッ化アパタイトの格子定数（Å）と他の文献の数値を比較すると、ほぼ一致することが判ります。つまり、鉱物の製造方法に関わらず殆ど同じ結晶ができていると考えられます。