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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。

The purpose of this study is to establish the synthesis method and evaluate the characteristics of a single crystalline BaTiO3 porous body. In recent years, attention has been paid to the development of high voltage catalysts. The synthesis of crystalline acid is difficult due to its limited composition and the difficulty of synthesizing BaTiO3. In this study, a new method for the synthesis of crystalline acidified materials was explored. In the past year, the synthesis of BaTiO3 in carbon type was difficult, and the number of LiNbO3 in high voltage was determined. The results of high voltage positive effect were confirmed. The useful composition of BaTiO3 and LiNbO3 was studied. Synthesis method: LiNbO3 crystal formation and crystal growth in pores of porous carbon materials Regular aggregates of spherical particles are used in the manufacture of porous carbon bodies with fine pore structures The pore structure of porous carbon body is usually composed of spherical particles and porous carbon body. In this study, precursor composition was discussed, precursor filling in pores and precursor coating on pore wall surfaces were discussed, and as a result, LiNbO3 porous body synthesis was possible. This method is very difficult to realize in LiNbO3 porous body with fine pore structure below tens of nm. The porous LiNbO3 material was obtained by increasing the size of the fine pore wall and the crystallization of the fine pore wall