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

利用Langmuir薄膜界面作为反应场开发单胞厚度氧化物纳米片合成路线

基本信息

批准号：
20K05262
负责人：
久保田雄太
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

This year, the understanding of the formation of SnO2 and CeO2 were studied. Cu2O is formed by adjusting the seed conditions such as thickness of Cu2O 1.7-3.2 nm, width of Cu2O 1.7-3.2 nm and shape of Cu2O 1.0 - 1.0 um. The shape of the hole is different from the shape of the hole. The shape of the hole is several tens of microns in width. Detailed synthesis time is observed for each sample, and the synthesis time tends to increase. Cu2O particles form on the gas-liquid interface, aggregate along the gas-liquid interface, grow along the gas-liquid interface, form holes on the gas-liquid interface, increase in size, dissolve and reprecipitate in solution, form pores on the gas-liquid interface, form pores on the gas-liquid interface, and form pores on the gas-liquid interface. The dissolution and reprecipitation of raw materials in the concentrated field are promoted by the formation of pores in the shape of a circle. The aggregation of Cu2O particles and the formation of Cu2O particles have great influence on the stability of Cu2O film and the shape of Cu2O sample. CeO2 is about 3.9 nm thick and several hundred um thick. In this study, CeO2 was synthesized several hundred times as thick as CeO2. In the past, the thickness was 1.3 nm, and the thickness of the single grid was 2-3 minutes. Now, the thickness of the single grid is 7-8 minutes. CeO2 and Cu2O are formed in the same way as the holes in the shape of a circle.