新規なメソポーラス物質の設計と精密合成

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新規な着想に基づいてメソポーラス物質の設計と合成を行い、触媒材料・吸着材料への応用を目指して研究を行った。界面活性剤分子の超分子構造を構造規定剤(SDA)として合成されるメソポーラス物質は、均一かつ調節が可能な細孔と非常に大きな比表面積を有している等の構造上の特性から様々な分野での応用が期待される。メソポーラスシリカMCM-48はIa3d構造を有し、bicontinuousなメソ細孔を持つ平方晶シリカである。MCM-48と同じIa3d構造でより大きい細孔を持つ物質の合成は報告されていなかった。トリブロックコポリマーを型剤として3-メルカプトプロピルトリメトキシシランとテトラエトキシシランを共縮合させることにより規則性の高い大細孔メソポーラスIa3d構造シリカを合成することに成功した。大細孔メソポーラスIa3d構造シリカのメソ細孔径は5.8nmであった。次に、この大細孔メソポーラスIa3d構造シリカをテンプレートとしてメソポーラス炭素を合成した。メルカプトプロピル基は過酸化水素酸化によりプロピル硫酸基としてシリカ壁に植え付けた酸触媒活性点に転化した。Furfuryl alcohol (FA)をカーボン源としてFA/SiO_2比を1.0として60℃で細孔内で重合させ、真空下900℃で熱分解することにより、Ia3d構造のメソ細孔性炭素を得た。これはCMK-4と同じ構造であるが、ロッド状でなく、チューブ状である点が異なる。これらの結果は化学の分野で非常にレベルが高いとされる雑誌Angewandte Chemieに発表した。アニオン性の界面活性剤を用いた新しい構造の合成に取り組んだ。これまでに報告されているカチオン性、非イオン性界面活性剤の他に、アニオン性界面活性剤を構造規定剤としたメソポーラスシリカ(AMS : Anionic surfactant templated Mesoporous Silica)の合成に初めて成功した。