ナノ構造を保持した組成変換による単結晶性ポーラスチタン酸バリウムの作製

通过成分变化同时保持纳米结构制造单晶多孔钛酸钡

基本信息

批准号：
19J13784
负责人：
松野敬成
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J13784/
关键词：
ナノ多孔体金属酸化物鋳型合成法コロイド結晶融剤

项目摘要

本研究の目的は、単一の結晶子中に複数のナノ細孔を有する単結晶性BaTiO3ナノ多孔体の合成手法を確立し、特性評価を行うことである。このような圧電物質を合成できれば起電力の向上が期待できるだけではなく、近年注目されている圧電触媒の分野における貢献も期待できる。しかし単結晶性酸化物ナノ多孔体の合成は、これまで限られた組成でのみ報告されており、BaTiO3での合成は従来の方法では困難である。そのため、本研究では単結晶性酸化物ナノ多孔体を合成する新たな方法を探索した。昨年度の検討で炭素鋳型中でのBaTiO3の合成が困難であったことと、LiNbO3は高い圧電g定数を有し多孔質化による圧電正効果の向上を確認する上でBaTiO3以上に有用な組成と考えられることから、目的組成をLiNbO3に変更して検討を進めた。合成法は、鋳型となる炭素ナノ多孔体を作製し、その細孔内でLiNbO3の結晶を形成・結晶成長させるというものである。まず、球状シリカナノ粒子の規則集積体を鋳型に用いて、細孔構造を転写した炭素ナノ多孔体を作製した。得られた炭素ナノ多孔体の細孔で酸化物を形成すると、通常は細孔構造を再度転写して球状粒子が規則集積した細孔構造のナノ多孔体が作製される。しかし本研究では、前駆体組成を検討することで、細孔内を前駆体で充填するのではなく細孔壁表面を前駆体で被覆することができ、その結果鋳型炭素に類似した細孔構造を有するLiNbO3ナノ多孔体が合成可能であることを見出した。本手法により、従来は困難であったLiNbO3ナノ多孔体の数十nm以下での細孔構造制御を実現した。得られたLiNbO3ナノ多孔体は細孔壁が微結晶から構成されていたため、今後は細孔壁を単結晶化するために、融剤を用いた結晶子サイズの増大を進める。

这项研究的目的是建立一种合成单一晶体中具有多个纳米孔的单晶Batio3纳米多孔体并评估特性的方法。如果可以合成这种压电材料，不仅可以提高电动力的潜力，而且还可以预期它会促进压电催化剂的领域，这些催化剂近年来一直引起人们的注意。然而，仅在有限的组成中报道了单晶氧化物纳米多孔体的合成，而使用常规方法很难与Batio3合成。因此，在这项研究中，我们探索了一种合成单晶氧化物纳米多孔体的新方法。在去年的一项研究中，很难合成碳模板中的batio3，并且由于Linbo3具有很高的压电G常数，并且被认为是Batio3或更高的有用组成，即确认由于孔隙度的改善，由于孔隙率的改善，由于孔隙率的改善，因此目标成分已将目标组成更改为Linbo3，并且研究了研究。合成方法涉及制造用作模板的碳纳米多孔体，并在孔内形成和生长linbo3晶体。首先，通过使用球形二氧化硅纳米颗粒的有序积累作为模板转移孔结构来制备碳纳米多孔体。当从获得的碳纳米多孔体的孔的孔中形成氧化物时，通常会重新转移孔结构，以产生具有孔结构的纳米孔体，其中孔结构在该孔结构中积累了球形颗粒。然而，在这项研究中，通过检查前体组成，我们发现孔壁表面可以与前体涂覆，而不是用前体填充毛孔，结果，Linbo3纳米孔具有类似于模板碳的孔结构的孔结构。该方法已在几十nm或更少的时间内实现了Linbo3纳米多孔体的孔结构控制，这是以前困难的。由于获得的Linbo3纳米多孔体具有由微晶制成的孔壁，因此将来将使用通量剂增加结晶石尺寸，以使孔隙壁单一结晶。