金属-有機化合物を用いる有機-無機ハイブリッド材料の合成と評価

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有機-無機ハイブリッドの無機成分として、チタン酸バリウム、チタン酸鉛を選択した。ラジカル重合可能なメタクリル基を有するチタン-有機化合物としてメタクリロキシイソプロポキシチタンを合成し、単独重合の条件を検討した結果、粘性液体を得た。重合生成物の分子量は、重合時間、温度に依存していた。そこで、このチタン化合物とバリウムアルコキシドあるいは鉛化合物を反応させ、チタン酸バリウムあるいはチタン酸鉛前駆体溶液を調整することができた。この前駆体溶液を部分加水分解を行い、ひきつづいてラジカル重合を行うことにより、有機-無機ハイブリッド材料を合成することができた。このハイブリッド材料を、示差熱分解、赤外吸収スペクトル、X線回折法、透過電子顕微鏡により分析した。前駆体を熱処理すると、600℃以上でチタン酸バリウムが生成することがわかった。ハイブリッド中には2〜3nmの微粒子が観察され、その電子線回折においてスポットが得られ、結晶性チタン酸バリウム粒子であることが明かとなった。以上のように、チタン-有機化合物を用いて、有機溶媒に可溶で、薄膜などの形状賦与が可能であるチタン酸バリウム、チタン酸鉛前駆体を調製することができた。さらに、この前駆体はラジカル重合可能であり、部分加水分解と組み合わせることにより、有機-無機ハイブリッドに変換できることが明かとなった。今後、さらに前駆体の合成条件を検討し、ポリマーマトリックスの結合や重合度、分散粒子の粒径や結晶性などを制御し、有機-無機ハイブリッド材料の性質を評価し、特性を最適化する必要がある。