分子レベルで表面設計した固体材料表面の機能発現機構

分子水平设计的固体材料表面功能表达机制

• 批准号: 07750930
• 负责人: 藤 正督
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Tokyo Metropolitan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07750930/
• 关键词: 表面設計; ぬれ性; 水; 表面改質; 吸着; ネオペンタン; 表面機能化; 粉体

本研究は以下に示す2つの目的に焦点を当て表面制御・設計を目指した。第一の目的は表面改質により作製した試料表面を原子・分子レベルで定量化を行うことにあった。第二の目的は正確にキャラクタライズした改質試料表面に対し吸着量・吸着熱測定を行なうことで、改質基の量や質と、目的物性発現との間の関係を定量的に明かにし、改質に関する基本原則を確立することにあった。目的にしたがい、トリメチルシリル基を導入した液相合成シリカ表面の表面構造と濡れ性について検討し、以下のような知見を得た。窒素吸着実験、グリニヤール試薬法から、試料にはシランと化学反応可能な表面水酸基が4.2個/nm^2存在することがわかた。改質量は窒素吸着実験及び元素分析から定量でき、任意量の表面を被覆した試料を得ることができた。また、水及び窒素吸着実験から、試料にはマイクロポアが存在する事がわかった。表面改質により、半径0.3nm以下のマイクロポアは改質されず、0.3-0.9nmのマイクロポアは改質反応により閉塞した。前者は表面水酸基と同様に水吸着のサイトに成りうることが示唆された。ネオペンタン吸着実験による等量吸着熱の結果からはシリカ表面元来の性質が改質率約33%以上で消えることが明らかとなった。同改質率以降の試料では、ミクロ的濡れ性の指標である飽和蒸気圧近傍の水蒸気吸着量が理論的な単分子吸着量にも達しないことがわかった。また、分散嗜好性実験からマクロ的濡れ性の変化も同改質率で大きく変化することが示された。以上のように、改質表面を原子・分子レベルで評価した試料を作製し、目的物性発現(濡れ性)との関係を定量的に明かにすることで、第一及び第二の目的を達成することができた。

This study focuses on the following two objectives: surface control and design. The first goal is to modify the surface of the sample by atomic and molecular methods. The second objective is to determine the relationship between the surface of the modified sample and the adsorption capacity and heat of adsorption, and to quantify the relationship between the quantity and quality of the modified base and the development of the target physical properties. Objective: To study the surface structure and properties of liquid phase synthesis system, and to obtain the following results. The adsorption, separation and chemical reaction of the sample may result in the presence of 4.2 surface water groups/nm. Quality control, elemental analysis, quantitative analysis, arbitrary amount of surface coating and sample analysis Water and nitrogen sorption, sample preparation, etc. Surface modification, radius below 0.3nm, 0.3-0.9nm The former is composed of two kinds of water, one is composed of two kinds of water, the other is composed of two kinds of water. The result of adsorption of heat is that the surface element is modified by more than 33%. For the same modification rate, the water vapor adsorption near the saturated vapor pressure is equal to the theoretical molecular adsorption. The characteristics of dispersion and modification are different. The above-mentioned modified surface atom and molecule are evaluated for the preparation of samples, the quantitative relationship between the physical properties and the first and second objectives.

项目成果

藤 正督: "ヘキサメチルジシラザンで改質したシリカ粉体の構造と濡れ性" 粉体工学会誌. 10(印刷中). (1996)

Masatoshi Fuji：“用六甲基二硅氮烷改性的二氧化硅粉末的结构和润湿性”，粉末工程学会杂志 10（出版中）。