界面活性剤テンプレート法によるナノポーラス炭素-金属酸化物複合体の作製

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本研究では界面活性剤テンプレート法によりナノ構造性金属酸化物を合成し,そのナノ細孔内でテンプレートを炭素に変換することでナノポーラス炭素-金属酸化物複合体材料を作製することを試みている。前年度までに,炭素-シリカナノ複合体の粉体および薄膜の合成について検討を行ってきた。本年度は,溶媒揮発法による厚さ数100μmのフィルム状炭素-金属酸化物複合材料の作製について検討した。溶媒揮発法とは界面活性剤を含む金属酸化物のゾルから溶媒を緩やかに蒸発させることにより,界面活性剤によるナノ構造形成と金属酸化物のゲル化を同時に進行させる方法である。界面活性剤セチルピリジニウムクロリド(CPC)とシリカを用いた系では,ヘキサゴナル構造,キュービック構造など秩序性の高いフィルムが作製できたが,炭素の生成量は少なかった。これまでの検討により,界面活性剤の炭化反応は骨格である金属酸化物により触媒効果を受けると考えられる。そこで,シリカよりも酸化還元触媒性の強いチタニアを骨格とし,炭素の生成量を向上させることを試みた。具体的にはチタンテトライソプロポキシド(TTIP),酢酸,水を混合して得られたゾルにCPCを添加し,室温で乾燥することで透明なCPC-チタニア複合体フィルムを得た。これを窒素雰囲気下で熱処理したところ,CPC-シリカ系よりも炭素生成量を増大させることができた。しかしチタニアはシリカと比較してナノ構造の発現,制御が困難であり,シリカとチタニアの複合化などの検討を進めていく予定である。