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

使用表面活性剂对金属氧化物纳米粒子进行表面改性和性能改进

• 批准号: 01F00271
• 负责人: 谷垣 昌敬
• 金额: $ 0.51万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01F00271/
• 关键词: ナノ酸化物粒子; 架橋高分子; 幾何学的拘束; 一体成型; 凝集形態; 水素結合性相互作用; イオン種の極性基への配位; 膨潤法

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。

The polymer bridge has a fine structure, so it has a high level of geometric constraint effect. The hydrophilic polymer bridge has a high degree of swelling effect in polar solvent. The polymer bridge has a high degree of particle introduction. Under the geometric constraints of the bridge, particles aggregate and form porous structures. The formation of the holes and bridges at the time of formation or the regular three-dimensional arrangement of the holes and bridges is due to the uniform diameter of the holes and the bridge density of the holes and bridges. Since the development of MCM41(Mobile Corporation), the artificial variability of the "fine structure of porous materials" has been discussed, and Dr. Wine has shown that the regularity of MCM41 process has been discussed, and the materials with pores have been "integrated molded" and created. (2002 Materials Chemistry and Physics (2002): This technique is expected to be applied to the modulation conditions of macroscopical polymer bridges, such as the pore size and other substances. This method can be used to acidify lead and decompose lead. Acidic lead ions are strongly bound to hydrophilic polymer bridges. Finally, the formation of solid acidified lead is difficult due to the formation of porous bodies. This study shows that the bridge density of polymer bridges with different pore diameters and pore sizes is completely different from that of pure water in the case of coordination of ionic substances. As a result of this work, the structure of the pore formation mechanism in the polymer bridge is proposed. The results were published in Materials Chemistry and Physics in 2003. After the research was carried out, Professor Ashikazai of the Institute of Science and Technology cooperated with the research group on the development of high-efficiency pigment-sensitive solar cell materials

项目成果

J.Jiu, K.Kurumada, M.Tanigaki: "Preparation of nanoporous silica using copolymer template"Materials Chemistry and Physics. 78. 177-183 (2002)

J.Jiu、K.Kurumada、M.Tanigaki：“使用共聚物模板制备纳米多孔二氧化硅”材料化学和物理。