機能性材料としての2元系超微粒子の気相合成

二元超细颗粒功能材料的气相合成

• 批准号: 04453121
• 负责人: 上山 惟一
• 金额: --
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
• 财政年份: 1992
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1992 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04453121/
• 关键词: 超微粒子; 気相合成; TEOS; シリカ; 核発生; 一次粒子; 凝集; 溶融

超微粒子機能性材料を作る上で重要となる粒径制御および粒子形状制御に関する基礎研究を行い,Sil元系の場合の粒径制御法に関する知見を得た。またSi-Ge2元系の超微粒子気相合成も行い,1元系の場合との違いを検討した。四重管構造のバーナーによる酸水素層流拡散火炎中でテトラエトキシシラン(TEOS)からSiO_2(シリカ)超微粒子を気相合成し,火炎中の粒子径,粒子形状の火炎軸方向変化を観察した。火炎中粒子のサンプリングは,透過型電子顕微鏡(TEM)用のマイクログリッド板を素速く火炎中を通過させて粒子を付着させた。マイクログリッド板の高分子被覆膜が全く損傷を受けないことから,付着した粒子は火炎中の形状を保っているものと考えられる。その粒子をTEM観察し,以下のような知見が得られた。1.火炎下部の温度上昇域でTEOSからシリカ分子を生じる化学反応は瞬時に完結し,シリカ分子の凝縮による一次粒子が生成する。2.核発生理論から,生成される核の大きさは2nm以下と見積もられるにもかかわらず,観察される一次粒子は10nm程度であった。3.火炎中のガス流速から推算して,せいぜい2msの短時間の間に,TEOSからシリカ分子が生じ,核発生し,さらに10nm程度の大きさに成長する全過程が完了していると考えられる。4.さらに火炎の上方に移るにつれて一次粒子の凝集体が発達し,最大1000個経度の一次粒子の凝集体が観察された。5.火炎の最高温部を通ることにより,これらの凝集体は直径100nm程度の大きな球形粒子へと溶融変形した。6.これらの諸過程は並発的に進行するため,平均10nm程度の小粒子と100nm程度の大粒子からなるbimodalな粒径分布を示した。

Basic research on particle size control and particle shape control is important for the development of ultra-fine particle functional materials, and knowledge on particle size control in the case of Si element system is obtained. The synthesis of ultrafine particles in Si-Ge2-element system is discussed. In the four-layer tube structure, SiO_2(TEOS) ultrafine particles are synthesized in the laminar flow dispersion of acid and water, and the particle diameter, particle shape and flame axis direction in the flame are observed. The particles in the flame are separated from each other, and the particles in the flame are separated from each other by a transmission electron microscope (TEM). The polymer coating on the board is completely damaged, and the shape of the particles is preserved. The particles were observed by TEM, and the following observations were obtained. 1. In the lower part of the flame, the temperature rises, and the chemical reaction is completed instantaneously, and the primary particles are generated during the condensation of the molecules. 2. The theory of nuclear generation is that the generation of nuclear particles is below 2 nm, and the primary particles are below 10nm. 3. The flow rate of TEOS in the flame is calculated to be 2ms in a short time, and the whole process of TEOS molecular generation, nuclear generation, and large growth of 10nm is completed. 4. The maximum number of primary particle aggregates detected during the fire is 1000. 5. The highest temperature part of the flame is connected to the condensation mass, which is about 100nm in diameter. 6. The particle size distribution of small particles with an average size of 10nm and large particles with an average size of 100nm is shown.