Development Synthesis Route of Oxide Nanosheets with Single-unit-cell Thickness by Utilizing Langmuir Film Interface as Reaction Field

点击翻译按钮获取中文摘要

本年度は、昨年度にSnO2ナノシート形成メカニズムの理解のために行った気液界面に形成させるラングミュア膜の形成条件や合成のpH、温度、時間の検討から得られた知見に基づいて、Cu2Oナノシートの合成とCeO2ナノシートの合成を中心に行った。種々条件の調整によりCu2Oでは、厚さ1.7-3.2 nm程度、横に数から数十um程度の形状を有するCu2Oナノシートが形成された。ただし、得られたシートはシートが横に繋がったような形状をしており、所々に孔の空いた特徴的な形状であった。孔のサイズは横に数十um程度の形状を有する試料で数百nmから数um程度であった。詳細に合成時間を振って各試料を観察したところ、孔のサイズは合成時間が長くなるにつれて増大する傾向にあった。Cu2Oナノシートの形成においては、気液界面で形成されたナノ粒子が気液界面に沿って凝集、成長することにより円形に近い形状のナノシートが形成され、その後シート同士の接合による孔の形成、シートサイズの増大が起こり、溶液中での溶解再析出、ラングミュア膜崩壊に伴う気液界面の原料イオン濃縮領域の崩壊による溶解再析出の促進により、円形に近い形状の孔が形成されたものと考えている。従って、今回のCu2Oナノシートのようなナノ粒子の凝集からナノシートが形成される場合には、合成時間、およびラングミュア膜の安定性が試料形状に大きな影響を及ぼすと考えられる。CeO2では、厚さ約3.9 nm、横に数百umのナノシートが形成された。合成条件の検討により、これまで本研究で合成したCeO2ナノシートと比較してシートサイズが数百倍になったものの、厚みが3倍となった。従来は厚さ1.3 nm程度で単位格子2-3個分の厚みであったが、今回は単位格子7-8個分の厚みであった。なお、CeO2においてもCu2O同様に円形に近い形状の孔が形成された。