新規なメソポーラス物質の設計と精密合成

新型介孔材料的设计与精准合成

• 批准号: 02F00375
• 负责人: 辰巳 敬
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Yokohama National University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02F00375/
• 关键词: メソポーラス物質; シリカ; メソ細孔; 炭素; アニオン; 界面活性剤; 熱分解; メソ多孔物質; カーボンナノチューブ; 水熱合成; 自己組織化; 電子顕微鏡

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。

New rules think な に base づ い て メ ソ ポ ー ラ ス material の design line を い と synthesis, catalytic materials, hygroscopic material へ の 応 with を refers し を line っ て research た. Interfacial activity tonic tonic molecular の supramolecular structure を regulations (SDA) と し て synthetic さ れ る メ ソ ポ ー ラ ス material は, uniform か つ adjust が may な pores と very big に き な を surface have し て い る の の in its construction characteristics such as か ら others 々 な eset で の 応 with が expect さ れ る. メ ソ ポ ー ラ ス シ リ カ MCM - 48 は Ia3d tectonic を し, bicontinuous な メ ソ pores を hold つ square crystal シ リ カ で あ る. MCM-48と the same as じIa3d construction でよ <s:1> large <s:1> fine pore を holding <s:1> substance <s:1> synthesis な report されて な な った った った. ト リ ブ ロ ッ ク コ ポ リ マ ー を type tonic 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 total condensation さ せ る こ と に よ り regularity の high い large pores メ ソ ポ ー ラ ス Ia3d tectonic シ リ カ を synthetic す る こ と に successful し た. Large and fine pores メソポ メソポ ラスIa3d structure シリカ <s:1> メソ fine pore size 5.8nmであった. に, こ の big pores メ ソ ポ ー ラ ス Ia3d tectonic シ リ カ を テ ン プ レ ー ト と し て メ ソ ポ ー ラ ス carbon を synthetic し た. メ ル カ プ ト プ ロ ピ ル は been water acidification, acidification に よ り プ ロ ピ ル sulfuric acid base と し て シ リ カ wall に plant え pay け た acid catalytic activity point に planning the し た. Furfuryl alcohol (FA) を カ ー ボ ン source と し て FA/SiO_2 を 1.0 と し て 60 ℃ で fine hole で overlap さ せ, vacuum under 900 ℃ heat decomposition で す る こ と に よ り, Ia3d structure の メ ソ pores sexual carbon を た. こ れ は CMK - 4 と じ structures で あ る が, ロ ッ ド shape で な く, チ ュ ー ブ shape で あ る point が different な る. こ れ ら の results は chemical の eset で very に レ ベ ル が high い と さ れ る 雑 tzu Angewandte Chemie に 発 table し た. Youdaoplaceholder0 アニ <s:1> <s:1> <s:1> interfacial active agents を are synthesized by <s:1> た new <s:1> construction <s:1> to obtain に and the <s:1> group んだ. こ れ ま で に report さ れ て い る カ チ オ ン sex, non イ オ ン tonic の he に interface activity, ア ニ オ ン interface active tonic を construction regulations tonic と し た メ ソ ポ ー ラ ス シ リ カ (AMS: Anionic surfactant templated Mesoporous Silica Mesoporous synthesis に initial めて successful た た.

项目成果

Shunai Che, Mizue Kaneda, Osamu Terasaki, Takashi Tatsumi: "Counteranion effect on the formation of mesoporous materials under acidic synthesis process"Stud.Surf.Sci.Catal.. 146. 431-434 (2003)

Shunai Che、Mizue Kaneda、Osamu Terasaki、Takashi Tatsumi：“酸性合成过程中反离子对介孔材料形成的影响”Stud.Surf.Sci.Catal.. 146. 431-434 (2003)

Shunai Che, Alfonso E.Garcia-Bennett, Takashi Tatsumi: "Synthesis of Large-Pore Ia3d Mesoporous Silica and its Tube-Like Carbon Replica"Angew.Chem.. 42. 3930-3934 (2003)

Shunai Che、Alfonso E.Garcia-Bennett、Takashi Tatsumi：“大孔 Ia3d 介孔二氧化硅及其管状碳复制品的合成”Angew.Chem.. 42. 3930-3934 (2003)