液体中でのパルスレーザーアブレーションによる可視光作動ナノ光触媒の開発

通过液体中的脉冲激光烧蚀开发可见光激活的纳米光催化剂

• 批准号: 04F04568
• 负责人: 佐々木 毅
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04F04568/
• 关键词: 液相レーザーアブレーション; 酸化亜鉛; ナノ粒子; 光学特性; 有機・無機ナノ複合体

これまで光触媒として有用な酸化亜鉛や酸化チタンなどの半導体酸化物ナノ粒子を液体中でのパルスレーザーアブレーションによって調整してきたが、これらの研究を通じて、ある特定の金属ターゲットと界面活性剤を選択することによって、全く新規な層状二次元有機/無機複合体ナノシートが形成されることを見出し、その構造の詳細を解析した。銀板を臭化セチルトリメチルアンモニウム水溶液中でレーザーアブレーションすると、極めてユニークな新規な臭化銀を基にした層状二次元有機/無機ナノシートが形成される。この層状ナノシート内の臭化銀から構成される無機層の間には界面活性剤のイオン分子であるセチルトリメチルアンモニウムイオンがアルキル鎖の部分を互いに入り込む状態でインターカレーとされた構造を有していることが明らかになった。また無機層である臭化銀は過剰の銀の欠陥を有していることから、負の電荷を有しており、この電荷を補償するようにセチルトリメチルアンモニウム陽イオンからなる層が結合していると考えられた。各種の化学分析より得られた層状二次元有機/無機複合体ナノシートの化学組成はAgBr_<1.34>・0.34{CH_3(CH_2)_<15>N(CH_3)_3}であった。また、得られた有機/無機複合体ナノシート一枚の電気伝導率の296Kから355Kに於ける温度依存性を測定して、電気伝導の活性化エネルギーを測定すると0.53eVで臭化銀の値である0.56eVに極めて近く無機層が臭化銀から構成されているとする構造と矛盾しなかった。この他、銅のターゲットをドデシル硫酸ナトリウム水溶液中でアブレーションすると水酸化銅とドデシル硫酸イオンから構成される層状二次元有機/無機複合体が形成されることも見だした。

到目前为止，半导体氧化物纳米颗粒（例如氧化锌和氧化钛）作为光催化剂有用，已通过液体中的脉冲激光消融来调节。通过这些研究，我们发现，通过选择特定的金属靶和表面活性剂，全新的层次有机/无机复合纳米片，可以形成这些纳米片的结构，并详细分析了这些纳米片的结构。银板在水板中的激光消融基于银溴化物溶液形成了基于银溴化物的非常独特的新型层次有机/无机纳米片。据透露，在分层纳米片中由溴化银制成的无机层之间，是表面活性剂的离子分子的cetyltrimethylammonium离子，具有烷基链部分相互进入的插相结构。此外，由于无机层银溴的银缺陷，因此人们认为它具有负电荷，并且由cetyltrimathylammonium阳离子组成的层必定会补偿该电荷。从各种化学分析获得的分层二维有机/无机复合纳米片的化学成分为Agbr_ <1.34> 0.34 {CH_3（CH_2）_ <15> n（ch_3）_3}。此外，测量了一张有机/无机复合纳米片的电导率的温度依赖性，测量了296K至355K，并测量了电导率的激活能，并测量了无机层由银溴制成的结构非常接近0.56EV，这是银色溴化银的值，是银溴化物的值。此外，还发现，在硫酸钠含十二烷基硫酸钠水溶液中消融靶标形成由二维有机/无机络合物形成由羟基氢氧化物和十二烷基硫酸盐离子组成的层状二维有机/无机络合物。

项目成果

Fabrication of oxide nanoparticles using pulsed laser ablation of various targets in different liquids

使用脉冲激光烧蚀不同液体中的各种目标来制造氧化物纳米颗粒

• 发表时间: 2005
• 期刊: Materals Processing for Properties and Performance (MP^3) Vol.4
• 作者: Ye Fe;Toshiyuki MORI;Ding Rong Ou;John Drennan;Liu Jihong;Liu Jihong;Liu Jihong ら;Pang Xiaoming;佐々木 毅
• 通讯作者: 佐々木 毅