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Supercritical hydrothermal synthesis of High-entropy nanoceramics

高熵纳米陶瓷的超临界水热合成

基本信息

批准号：
21H05010
负责人：
阿尻雅文
金额：
$ 120.06万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-05 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

超臨界水熱合成場で得られる微小有機修飾ナノ粒子の歪・欠陥の生成と消失に焦点を当ててナノ材料合成の研究を行った。反応時間とともに成長・再配列する過程を追跡するため、高速混合・急速冷却クエンチが可能な流通式装置を作製した。従来と比較してより短時間での高速クエンチを達成し、生成物の構造のミリ秒単位での変化を評価した。CeO2ナノ粒子の合成をモデル反応系として、この短時間反応制御の検討を行うことにより、生成するナノ粒子の粒子径と反応時間との関係を明らかにした。ミリ秒単位の制御を行うことで最も小さい場合には2 nm以下の超微細粒子が得られた。同一温度・同一濃度で、反応時間のみを変化させる簡便な操作により高精度な制御が可能となった。粒子径と反応時間の関係から、核発生および成長過程のデータを取得し、反応物の転化率測定の結果と合わせて考察することにより、ナノ粒子の形成初期の機構が古典的核生成理論だけでは説明できず、非古典核発生（核発生後の凝集）が大きく寄与していることを明らかにした。さらに、ナノ粒子生成過程における結晶の歪を評価したところ、4 nm以下の粒子について、結晶格子が、大きく膨張することが明らかとなった。放射光X線吸収分光により、大きな歪を含む超微細粒子の化学状態解析を行った。カチオンだけでなく酸素も併せて分析することにより、超微細金属酸化物の化学状態が明らかとなった。カチオンのセリウムは酸素欠損が少ないことにより、サイズが極めて小さい場合を含めて、４価の化学状態を取っていた。一方で酸素については構造歪の影響を受けて、4 nm以下の微細粒子については、対称性の乱れた多様な化学状態を取っていることが明らかとなった。核生成直後、結晶化するまで対称性の低い乱れた状態を取っており、非古典的核発生により粒径が大きくなるとともにバルクに近しいナノ結晶へと変化していることが分かった。

Supercritical Hydrothermal Synthesis Field is a new method for the synthesis of small organic particles. The reverse time, growth and rearrangement process can be traced, high-speed mixing and rapid cooling can be controlled by flow-through devices In the future, the rapid development of the structure of the product will be evaluated in a short time. The relationship between particle diameter and reaction time of CeO2 particles is clear. In the smallest case, ultra-fine particles below 2 nm can be obtained. The same temperature, the same concentration, and the same time are easy to operate. High precision control is possible. The relationship between particle diameter and reaction time, the acquisition of nuclear generation and growth process, the determination of reaction rate and the investigation of the mechanism of particle formation in the early stage, the explanation of classical nuclear generation theory, the explanation of non-classical nuclear generation (aggregation after nuclear generation) and the investigation of non-classical nuclear generation. In the process of particle formation, the crystal structure is evaluated, and the particles below 4 nm are analyzed, and the crystal lattice is expanded. X-ray absorption spectroscopy, chemical state analysis of ultrafine particles The chemical state of ultra-fine metal acids is determined by the analysis of acid and phosphorus. The chemical state of the compound is determined by the chemical state. A side of the acid element is affected by structural distortion, fine particles below 4 nm are affected by structural distortion, and the chemical state of symmetry is varied. After the formation of nuclei, the crystallization process is relatively symmetrical and the state of chaos is relatively small. The particle size of non-classical nuclei is relatively large. The crystallization process is relatively small.

项目成果

期刊论文数量（31）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Facet Engineering of Iron Oxide by Hydrothermal Organic Modification

水热有机改性氧化铁的面工程

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yoko;A.;Watanabe;Y.;Seong;G.,Tomai;T.;Adschiri;T.
通讯作者：
T.

Chemical reactions in supercritical water and their applications

超临界水中的化学反应及其应用

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Adschiri;T.
通讯作者：
T.

流通式超臨界水熱合成法による金属酸化物ナノ粒子合成とナノサイズ化による格子歪制御

流动超临界水热合成金属氧化物纳米粒子及纳米尺寸控制晶格应变

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
千葉信孝;横哲;成基明;笘居高明;阿尻雅文
通讯作者：
阿尻雅文

錯体を利用した流通式水熱合成における有機修飾酸化セリウムのナノスケール精密制御

使用配合物在流通式水热合成中纳米级精确控制有机改性氧化铈

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
尾村悠希;横哲;成基明;笘居高明;阿尻雅文
通讯作者：
阿尻雅文

Turbulent Flow Simulation of Supercritical Hydrothermal Synthesis in T-Shaped Channel

T型通道中超临界水热合成的湍流模拟

DOI：
10.1115/fedsm2021-66023
发表时间：
2021
期刊：
FEDSM2021-66023
影响因子：
0
作者：
Furusawa Takashi;Matsui Kenta;Yatsuyanagi Shuto;Yamamoto Satoru;Yoko Akira;Adschiri Tadafumi
通讯作者：
Adschiri Tadafumi

DOI：
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T. Adschiri

Supercritical Hydrothermal Synthesis of Organic Inorganic Hybrid Nanoparticles for BioImaging

用于生物成像的有机无机杂化纳米粒子的超临界水热合成

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
影响因子：
0
作者：
T. Adschiri;et. al.;T.Mousavand;佐々木隆史;T.Togashi;M.Umetsu;Umetsu et al.;Adschiri et al.;kaneko et al.;Man et al.;Umetsu et al.;Umetsu et al.;Imai et al.;Ozawa et al.;Naka et al.;T. Adschiri;T. Adschiri;T. Adschiri;T. Adschiri;T. Adschiri;阿尻雅文;T. Adschiri;T. Adschiri;T. Adschiri;T. Adschiri;T. Adschiri
通讯作者：
T. Adschiri