界面活性剤に拠る金属酸化物ナノ粒子の表面改質・特性改良

点击翻译按钮获取中文摘要

高分子架橋体がその微細構造故に有するナノ水準での幾何学的拘束効果を応用し、親水性高分子の架橋体の極性溶媒中での膨潤挙動を利用してシリカナノ粒子をテンプレート架橋体中へ導入した。シリカナノ粒子は架橋体に拠る幾何学的拘束の存在下で凝集し、ナノ多孔構造を形成する。この時形成される孔は、架橋体が或る程度規則的な立体配置を有することに起因してかなり径が均一であり、更に、その孔径は架橋密度(架橋密度は架橋体の調製時に添加する架橋剤の量で容易に可変である)によりナノ水準で系統的に変化させる事が可能な事を立証した。MCM41(Mobile社)の開発以来、従来「ナノ孔材料の微細構造」に限定してその人為的可変性が検討されて来たが、酒博士は、MCM41程の規則性は有さないにしてもナノ孔を有する材料を「一体成型物」として創製する事が可能である事を示した。(2002年にMaterials Chemistry and Physicsに既発表)この手法は、鋳型高分子架橋体の巨視的調製条件を変化させるだけで孔径の制御が可能であるという点でより実用的手法であり、他物質等への横展開が期待される。そこで本方法を酸化亜鉛の加水分解と組み合わせた。酸化亜鉛はion性であり、故に親水性高分子架橋体とより強く結合する。最終的に形成される固体酸化亜鉛は矢張り同様にナノ孔を豊富に有しており、従来困難とされた酸化亜鉛ナノ多孔体の形成が本方法で可能である事を示した。この研究においては、孔径の鋳型高分子架橋体の架橋密度がナノ孔孔径に与える影響がシリカの場合と全く逆転する事を見出し、ion性物質の配位に基づく鋳型効果は純水に立体障害だけが作用する場合とナノ孔の形成様式が完全に異なる事を発見した。この実験結果に基づき、高分子架橋体中でのナノ孔形成機構に関するモデルを提案した。これらの結果は既に投稿・審査中であり、既に一方は2003年中にMaterials Chemistry and Physicsに発表される見込みが強い。これらの研究の遂行後、本学エネルギー理工学研究所足立基齋教授と協働し、高効率色素増感型太陽電池材料の開発に精力的に取り組んだ。