Development of a new particle deposition coating process using flame aerosol technologies

(1) 微粒子の高耐久化：微粒子の酸に対する耐久性を向上させることを目的として，コアシェル構造をもつナノ構造化微粒子の合成を検討した。気相法を用いたコアシェル粒子のワンステップ合成には，精密な温度制御が必要となる。本研究では，同軸流拡散火炎の中心に，原料液滴を輸送するための流路として石英管を設置することで，液滴や微粒子に供給されるエネルギーを制御できることを見出した。このプロセスにより，内部に多数のコア粒子を有するコアシェル構造（マルチコアシェル構造）を有する微粒子の合成に成功し，高い耐久性を示すことを明らかにした。(2) 凝集構造を制御した触媒粒子の開発：一般的に火炎合成ナノ粒子は，粒子間が焼結したネッキング構造を有することが知られている。これらのネッキング構造は粒子の電子伝導性を向上させ，その凝集度を制御することが重要である。本研究では，気体燃料の拡散燃焼と液体燃料の噴霧燃焼を利用して，凝集構造を制御した電極触媒粒子の合成を試みた。気体燃料の拡散燃焼を用いた場合，火炎帯背後に広く高温領域が形成され，粒子成長・焼結が促進した結果，粗大な粒子が生成されることが分かった。一方，液体燃料の噴霧燃焼を用いた場合，液体前駆体の急速なガス化と急冷却による再析出により，微細な凝集ナノ粒子が形成された。(3) 大量合成に向けた火炎プロセスの開発：粉体を大量に処理できる火炎プロセスの開発を行った。生産性の向上のために，昨年度までに行った液体原料の供給に加えて，粉体原料の供給ができるように装置を改良した。開発した火炎装置は，粉体やガスの大量供給に対して安定に稼働し，粉体のキャリアガス流量の増加による消炎は確認されなかった。また，供給した粉体原料は，火炎中で効率的にエネルギーが供給されることで溶融し，球状化することが明らかとなった。

(1) 微粒子の高耐久化：微粒子の酸に対する耐久性を向上させることを目的として，コアシェル構造をもつナノ構造化微粒子の合成を検討した。気相法を用いたコアシェル粒子のワンステップ合成には，精密な温度制御が必要となる。本研究では，同軸流拡散火炎の中心に，原料液滴を輸送するための流路として石英管を設置することで，液滴や微粒子に供給されるエネルギーを制御できることを見出した。このプロセスにより，内部に多数のコア粒子を有するコアシェル構造（マルチコアシェル構造）を有する微粒子の合成に成功し，高い耐久性を示すことを明らかにした。(2) 凝集構造を制御した触媒粒子の開発：一般的に火炎合成ナノ粒子は，粒子間が焼結したネッキング構造を有することが知られている。これらのネッキング構造は粒子の電子伝導性を向上させ，その凝集度を制御することが重要である。本研究では，気体燃料の拡散燃焼と液体燃料の噴霧燃焼を利用して，凝集構造を制御した電極触媒粒子の合成を試みた。気体燃料の拡散燃焼を用いた場合，火炎帯背後に広く高温領域が形成され，粒子成長・焼結が促進した結果，粗大な粒子が生成されることが分かった。一方，液体燃料の噴霧燃焼を用いた場合，液体前駆体の急速なガス化と急冷却による再析出により，微細な凝集ナノ粒子が形成された。(3) 大量合成に向けた火炎プロセスの開発：粉体を大量に処理できる火炎プロセスの開発を行った。生産性の向上のために，昨年度までに行った液体原料の供給に加えて，粉体原料の供給ができるように装置を改良した。開発した火炎装置は，粉体やガスの大量供給に対して安定に稼働し，粉体のキャリアガス流量の増加による消炎は確認されなかった。また，供給した粉体原料は，火炎中で効率的にエネルギーが供給されることで溶融し，球状化することが明らかとなった。