反応性をコントロールした水和酸化物を原料とする無機微粒子の低温合成と機能性付与

本研究では、様々な水和酸化物の化学的安定性を積極的にコントロールし、その特異的な溶解性や結晶化挙動、反応性を活かした、無機微粒子の合成手法の確立と汎用化を目指している。令和4年度においては、主に以下の様な成果を得た。（1）金属アルコキシドの加水分解により得た析出物を、アルコールに浸漬することで調製した多孔性の水和チタニア粒子について、その乾燥状態が結晶化挙動に与える影響を詳細に検討した。未乾燥で重縮合度の低い水和チタニアを温水や熱水中に保持（温水・水熱処理）することで結晶化したところ、乾燥した粒子を結晶化した際と比べて明らかに結晶格子が歪んでいた。また、この歪みの導入は光触媒活性を向上させる傾向にあった。これは、水和酸化物を原料とした場合に特徴的な現象であり、本手法の有効性を示す成果である。（2）（1）の反応系に金属粒子を共存させることで、金属コア-水和チタニアシェル粒子の合成を可能とした。この際に用いる溶媒種と、粒子の核生成状況を制御することで、高分子系の分散剤を用いずにコアシェル粒子化を達成できた。得られた粒子を温水処理することで、微構造を維持したままシェル層の結晶化も可能であった。今回の成果は、市販の金属粒子を用いて分散剤を使用せずにコアシェル構造を得たことに意義があり、本手法の高い汎用性が示された。（3）チタニア系と同様の手法で多孔性の水和酸化タンタル粒子を調製し、未乾燥のまま水熱処理することで、棒状の酸化タンタル結晶が成長したウニ状の粒子を得ることができた。通常、純水中での水熱処理ではこのような形態は得られないことから、水和酸化物の反応性が、特徴的な微構造につながった好例であると考えられる。ウニ状の形態は容器等に充填した状態でも粒子間に空間が残りやすく、触媒等への応用に非常に有用である。

本研究では、様々な水和酸化物の化学的安定性を積極的にコントロールし、その特異的な溶解性や結晶化挙動、反応性を活かした、無機微粒子の合成手法の確立と汎用化を目指している。令和4年度においては、主に以下の様な成果を得た。（1）金属アルコキシドの加水分解により得た析出物を、アルコールに浸漬することで調製した多孔性の水和チタニア粒子について、その乾燥状態が結晶化挙動に与える影響を詳細に検討した。未乾燥で重縮合度の低い水和チタニアを温水や熱水中に保持（温水・水熱処理）することで結晶化したところ、乾燥した粒子を結晶化した際と比べて明らかに結晶格子が歪んでいた。また、この歪みの導入は光触媒活性を向上させる傾向にあった。これは、水和酸化物を原料とした場合に特徴的な現象であり、本手法の有効性を示す成果である。（2）（1）の反応系に金属粒子を共存させることで、金属コア-水和チタニアシェル粒子の合成を可能とした。この際に用いる溶媒種と、粒子の核生成状況を制御することで、高分子系の分散剤を用いずにコアシェル粒子化を達成できた。得られた粒子を温水処理することで、微構造を維持したままシェル層の結晶化も可能であった。今回の成果は、市販の金属粒子を用いて分散剤を使用せずにコアシェル構造を得たことに意義があり、本手法の高い汎用性が示された。（3）チタニア系と同様の手法で多孔性の水和酸化タンタル粒子を調製し、未乾燥のまま水熱処理することで、棒状の酸化タンタル結晶が成長したウニ状の粒子を得ることができた。通常、純水中での水熱処理ではこのような形態は得られないことから、水和酸化物の反応性が、特徴的な微構造につながった好例であると考えられる。ウニ状の形態は容器等に充填した状態でも粒子間に空間が残りやすく、触媒等への応用に非常に有用である。