超臨界水熱合成法による巨大歪ナノ粒子合成機構の解明と新規物性発現

超临界水热合成阐明巨应变纳米颗粒的合成机理并开发新的物理性质

• 批准号: 21H04627
• 负责人: 阿尻 雅文
• 金额: $ 26.71万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04627/
• 关键词: 格子ひずみ; ナノサイズ効果; 超臨界水熱合成; 酸化セリウム; 有機修飾粒子; ナノサイズ制御; ナノセラミクス; 核生成・結晶成長; ナノ粒子; 歪み・欠陥; 超イオン電導

本研究課題は、ナノ粒子の格子ひずみに着目し、その歪がナノ粒子中にどのように生じ、機能に影響するかを評価することを目的としている。ナノサイズ化による歪誘起の原理と、格子歪による機能発現を研究するために、有機無機複合ナノ粒子の合成メカニズムについて検討を行った。今年度は、有機無機複合系における反応メカニズムの解析を目的とし、酸化セリウムの水熱条件下で結晶成長に着目し、速度論解析を行った。300-400 °Cの広い温度範囲で、水熱反応を行った。水および修飾有機分子のカルボン酸の量を変えて、成長速度の解析を行った。その結果、有機修飾分子によるセリウム錯体形成と、そのセリウム錯体の加水分解によって結晶成長が起こっており、無機単独系とは異なるメカニズムで、結晶成長が起こっていることが明らかとなった。水熱場で有機金属錯体を経由した高速な構造形成は、有機修飾金属酸化物ナノ粒子のサイズ精密制御につながる重要な結果である。今後の計画とした錯体の形成を積極的に活用した新規な有機無機ハイブリッド粒子の合成法の開発を行う。これまでにない高精度のサイズ制御を、金属酸化物に対して行うことで、ナノサイズ化による巨大格子ひずみの定量評価と、それによる機能発現についての研究を行う基盤となる。本研究の、発展として、新規に基盤S研究課題「超臨界水熱合成によるハイエントロピー・ナノセラミクス創成」（21H05010）が採択され、本研究課題の新展開が始まった。

This research topic is aimed at evaluating the effects of particle lattice on particle growth and function. Study on the principle of the formation of organic and inorganic composite particles, the development of lattice structure and function. This year, the organic-inorganic composite system is characterized by the analysis of crystal growth under hydrothermal conditions and the analysis of velocity theory. 300-400 °C temperature range, hydrothermal reaction temperature. The amount of acid in the modified organic molecule changes and the growth rate is analyzed. As a result, organic modification molecules form complex, organic modification molecules decompose complex, and crystal growth occurs. Inorganic modification molecules form complex, and crystal growth occurs. Hydrothermal field is an important result of rapid structural formation of organometallic complexes and precise particle control of organo-modified metal oxides. In the future, we plan to actively utilize the formation of organic and inorganic particles and develop new methods for synthesizing them. This is a high-precision system for the control of metal acids, metal acids, etc., and a large-scale system for the quantitative evaluation of metal acids, etc., and a functional development system for the study of metal acids. This research is based on the research topic "Supercritical Hydrothermal Synthesis"(21H05010), which is the first time to develop this research topic.

项目成果

超臨界水熱法による有機修飾酸化セリウムナノ粒子合成における前駆体セリウム価数の影響

前驱体铈价态对超临界水热法合成有机改性氧化铈纳米颗粒的影响

• 发表时间: 2021
• 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

Mechanisms of the surface reaction and crystal growth of cerium oxide by supercritical hydrothermal treatment with carboxylic acids

• DOI: 10.1039/d1ce00720c
• 发表时间: 2021-08
• 期刊: CrystEngComm
• 影响因子: 3.1
• 作者: Y. Omura;A. Yoko;G. Seong;T. Tomai;T. Adschiri

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
• 作者: Furusawa Takashi;Matsui Kenta;Yatsuyanagi Shuto;Yamamoto Satoru;Yoko Akira;Adschiri Tadafumi
• 通讯作者: Adschiri Tadafumi