遷移金属酸化物ナノチューブの調整と光触媒機能

(1)遷移金属酸化物ナノ構造体の調製と光触媒機能結晶構造を維持した遷移金属酸化物ナノチューブの調製法の確立を目的として、水熱条件下での合成を試みた。遷移金属アルコオキシドを原料として用い、低濃度のアルカリ、アルカリ土類金属水溶液中に加え水熱合成を行うと、一般には不安定あるいは準安定相とされる結晶構造を有し、なおかつ数十ナノという極めて小さいサイズで高表面積を有するという今までにないナノ微粒子の調製が可能であることを見出した。中でも、特にタンタル系の複合酸化物ナノ微粒子は、紫外光照射下で水を水素と酸素に完全分解しうる光触媒機能を有し、新規光触媒材料として有用であることを確認した。以上の研究より水熱合成によって今までにない構造をもつ複合化合物材料の調製が可能であることを示した。(2)無機酸化物微粒子の部分修飾とミセル形成(1)の研究とは別に、表面水酸基を持つ無機酸化物微粒子を調製し、その表面を部分的に有機基で修飾して両親媒性を付与させる手法を開発してきた。部分修飾を行った微粒子の表面構造の評価として、アミノ基を有する修飾基で修飾した微粒子の親水性表面への金コロイドの付着反応と水-油の2相溶液における個々の粒子の存在位置の確認を検討した。その結果、部分修飾を施した微粒子表面には金コロイドが異方的に付着したことから、部分的に疎水化された表面を有すること、また個々の粒子が水-油界面に安定に存在していたことから両親媒性を有することを確認した。さらに、この両親媒性微粒子を疎水性物質を溶解させたトルエンと水の2元溶液中に加えると、疎水性物質を取り込んで界面活性剤の形成するミセルのように球状に集合し、さらにこの球状集合体から両親媒性微粒子を除去すると無数の凹面をもつ表面構造や3次元の空洞をもつ多孔体構造を有する新規構造体を形成することを見出した。以上の研究より、部分修飾による表面改質の有用性、両親媒性粒子の機能性が、多様な新規材料の合成に活用できるとともに、さらに新たな機能が期待できることを明らかにすることができた。

(1)遷移金属酸化物ナノ構造体の調製と光触媒機能結晶構造を維持した遷移金属酸化物ナノチューブの調製法の確立を目的として、水熱条件下での合成を試みた。遷移金属アルコオキシドを原料として用い、低濃度のアルカリ、アルカリ土類金属水溶液中に加え水熱合成を行うと、一般には不安定あるいは準安定相とされる結晶構造を有し、なおかつ数十ナノという極めて小さいサイズで高表面積を有するという今までにないナノ微粒子の調製が可能であることを見出した。中でも、特にタンタル系の複合酸化物ナノ微粒子は、紫外光照射下で水を水素と酸素に完全分解しうる光触媒機能を有し、新規光触媒材料として有用であることを確認した。以上の研究より水熱合成によって今までにない構造をもつ複合化合物材料の調製が可能であることを示した。(2)無機酸化物微粒子の部分修飾とミセル形成(1)の研究とは別に、表面水酸基を持つ無機酸化物微粒子を調製し、その表面を部分的に有機基で修飾して両親媒性を付与させる手法を開発してきた。部分修飾を行った微粒子の表面構造の評価として、アミノ基を有する修飾基で修飾した微粒子の親水性表面への金コロイドの付着反応と水-油の2相溶液における個々の粒子の存在位置の確認を検討した。その結果、部分修飾を施した微粒子表面には金コロイドが異方的に付着したことから、部分的に疎水化された表面を有すること、また個々の粒子が水-油界面に安定に存在していたことから両親媒性を有することを確認した。さらに、この両親媒性微粒子を疎水性物質を溶解させたトルエンと水の2元溶液中に加えると、疎水性物質を取り込んで界面活性剤の形成するミセルのように球状に集合し、さらにこの球状集合体から両親媒性微粒子を除去すると無数の凹面をもつ表面構造や3次元の空洞をもつ多孔体構造を有する新規構造体を形成することを見出した。以上の研究より、部分修飾による表面改質の有用性、両親媒性粒子の機能性が、多様な新規材料の合成に活用できるとともに、さらに新たな機能が期待できることを明らかにすることができた。