有機-無機材料界面での協奏的反応による原子スケール表面構造制御技術の新提案

基于有机-无机材料界面协同反应的原子尺度表面结构控制技术新方案

• 批准号: 20K22482
• 负责人: 加藤 邦彦
• 金额: $ 1.83万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-09-11 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K22482/
• 关键词: 遷移金属酸化物; 酸化タングステン; ナノカーボン; マイクロ波; 表面界面; 光触媒; 酸化チタン; ナノ粒子; グラフェン; 界面; 外場誘起反応; 有機－無機界面; 表面構造; 複合粒子

2.45 GHzマイクロ波電場印加により金属酸化物－有機高分子表面界面で誘起する協奏反応において、反応速度に影響を及ぼす可能性の高い因子（反応温度、原料混合比）を変化させ、合成物質構造へ与える効果を調査した。、また、Tiと異なる電気陰性度を有する遷移金属種の酸化物である酸化タングステン (WO3) 及び酸化モリブデン (MoO3) を原料粉体として選定した。本合成では、高いマイクロ波選択加熱性を得るため、炭素源として比較的高い誘電正接を持つポリメタクリル酸メチル（PMMA）を用いている。PMMAを酸化物に混合することでマイクロ波印加により速やかに温度上昇が見られ、400℃以上では高分子熱分解が激しく進むことでガス発生が顕著となり、青緑色プラズマ発光が観察された。以上から、CO2及び揮発性炭化水素系化合物を含む分子生成が示唆された。（合成実験はAr雰囲気で実施。Arプラズマ発光色は赤紫。）TiO2系と同様、バルク結晶構造に変化を与えることなくカーボンとの複合化に成功した。また、PMMA混合比を増加させることでカーボンの結晶性が変化した。さらに、PMMA混合比が高い条件下では、酸化物のバルク内欠陥に起因する強いESRシグナルが確認され、複合化後にキャパシタンス増加及び1桁オーダーのインピーダンス減少が見られることが電気化学測定により明らかとなった。メチルオレンジの光分解反応において、可視光照射下では不活性な酸化物種であっても、複合粒子は2桁以上高い光触媒反応速度を示した。また、酸化物:PMMA体積混合比が2:1となる場合に活性は極大となり、混合比がそれ以上高くなると活性が低下する傾向にあった。複合構造形成による電荷分離促進が活性向上に寄与する一方、過剰量の炭素源存在によるバルク内欠陥増加により再結合中心として働く点や、カーボンシェル厚増加により酸化物の光吸収が阻害される点が活性低下の要因の１つとなると考えられる。

2.45 GHz wave electric field induction of metal acid-organic polymer surface interaction, reaction velocity influence and high probability factors (reaction temperature, raw material mixing ratio) change, synthetic material structure and effect investigation For example, when Ti and Ti are different in electrical conductivity, they can migrate metal species, such as acid (WO3) and acid (MoO3). This synthesis is based on high temperature, high temperature. PMMA acid mixture, temperature rise, thermal decomposition of polymer above 400℃, excitation, development, light emission, green light emission The above-mentioned carbon dioxide, CO2 and hydrocarbon compounds are produced by molecular synthesis. (This is the first time that a person has been arrested.) Ar TiO2 is homogeneous, crystalline structure, and complex. When PMMA mixing ratio increases, the crystallinity of PMMA will change. In addition, under the condition of high PMMA mixing ratio, the cause of acid degradation in the mixture was confirmed, the increase of ESR after recombination and the decrease of ESR after recombination were observed. Photocatalytic reaction speed is higher than that of composite particles under visible light irradiation. When the volume mixing ratio of acid and PMMA is 2:1, the activity tends to be maximum, and the mixing ratio is higher than 2:1. The formation of complex structure can promote the charge separation, increase the activity of carbon source, increase the recombination center, increase the photoabsorption of acid, and decrease the activity of carbon source.

项目成果

マイクロ波誘起表面・界面反応によるコアシェル型複合ナノ粒子合成

微波诱导表面/界面反应合成核壳型复合纳米粒子

• 发表时间: 2023
• 作者: Takeharu Yoshii;Koki Chida;Hirotomo Nishihara;加藤邦彦，辛韵子，白井孝
• 通讯作者: 加藤邦彦，辛韵子，白井孝

マイクロ波プラズマアシスト反応によるホモ－ヘテロ接合形成と可視光応答型光触媒への応用

微波等离子体辅助反应形成同质异质结及其在可见光响应光催化剂中的应用

• 发表时间: 2023
• 作者: Nakajima Kichitaro;Noi Kentaro;Yamaguchi Keiichi;So Masatomo;Ikenaka Kensuke;Mochizuki Hideki;Ogi Hirotsugu;Goto Yuji;加藤邦彦，松井亮介，辛韵子，白井孝
• 通讯作者: 加藤邦彦，松井亮介，辛韵子，白井孝

金属酸化物／高分子界面でのマイクロ波誘起反応によるナノスケール表面改質

通过微波诱导金属氧化物/聚合物界面反应进行纳米级表面改性

• 发表时间: 2022
• 作者: Horie Masanobu;Yamano-Adachi Noriko;Kawabe Yoshinori;Kaneoka Hidenori;Fujita Hideaki;Nagamori Eiji;Iwai Ryosuke;Sato Yasushi;Kanie Kei;Ohta Seiichi;Somiya Masaharu;Ino Kosuke;加藤邦彦・辛韵子・Nguyen Huu Hien・白井孝
• 通讯作者: 加藤邦彦・辛韵子・Nguyen Huu Hien・白井孝

マイクロ波プラズマによる可視光応答型ヘテロ接合光触媒の創製

使用微波等离子体创建可见光响应异质结光催化剂

• 发表时间: 2023
• 作者: Tomita Takahiro;Minami Susumu;Ikhlas Muhammad;Nakamura Hiroto;Arita Ryotaro;Nakatsuji Satoru;加藤 邦彦，辛 韵子，白井 孝
• 通讯作者: 加藤 邦彦，辛 韵子，白井 孝

金属酸化物－高分子表面／界面でのマイクロ波アシスト反応を利用した多層構造ナノ粒子合成

利用微波辅助金属氧化物-聚合物表面/界面反应合成多层纳米颗粒

• 发表时间: 2022
• 作者: 西川 銀河;吉井 丈晴;西原 洋知;加藤邦彦，辛韵子，白井孝
• 通讯作者: 加藤邦彦，辛韵子，白井孝