常温液相プロセスを利用した金属および半導体超微粒子の精密合成

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1.光還元による貴金属超微粒子の液相合成において、10%EtOH水溶液中で合成したAu超微粒子の平均粒径は20nm以上あるが、100%EtOHでは3nmまで微細化することを見出した。これに伴い530nm付近の表面プラズマ吸収は600nm以上までシフトし、Au超微粒子分散液の色は赤から青へと顕著に変化した。さらに、MeOHを用いると粒径は大きく分布も広いが、PrOHではEtOHよりやや粒径は大きいものの分布は逆に狭くなることがわかった。また粒子径は光還元時の温度や照射光波長にも大きく依存することがわかった。2.非水溶媒中でのP_2S_5の分解によるS^<2->イオンの徐放を利用して、硫化物半導体超微粒子の常温液相合成を試みた。保護高分子としてポリビニルピロリドン(PVP)を用い、Cd(NO_3)_2とP_2S_5の無水EtOH溶液を常温大気下で混合するだけで、安定なCdS超微粒子分散液が直ちに得られることを見出した。系内の水分が少なくPVPの平均分子量が大きくなるほど粒径分布は狭くなり、平均粒径6.0nm、標準偏差1.2nmと微細で単分散に近いCdS超微粒子が得られた。さらにZn(CH_3COO)_2を用いると、平均粒径2.2nm、標準偏差0.5nmという極めて微細なZnS超微粒子を合成できた。TEM/EDXにより粒子組成はいずれも量論であることが確認された。これらのCdSおよびZnS超微粒子は、バルクのバンドギャップより約0.6〜0.8eV短波長の350nmと268nmにそれぞれ鋭い励起子吸収を持つ。CdS超微粒子は緑色域の520nmに、ZnS超微粒子は紫色域の380nmに強い蛍光を示すが、表面欠陥の制御や発行中心のドープにより多色化できる可能性がある。3.これらの超微粒子分散液を常温で濃縮しても吸収スペクトルなどに変化はなく、CdS超微粒子を用いてゾルゲル法で作製したTiO_2ガラスは分散液同様黄色透明であり、内部に高濃度で分散させた超微粒子の平均粒径や標準偏差も変化していないことが確認できた。また、Pt超微粒子を内部に分散させたTiO_2では、Ptを表面に担時したものに比べて光触媒活性の向上が認められた。