無機エレクトロクロミック材料の単分散ナノ粒子化と応用

无机电致变色材料单分散纳米颗粒的形成及应用

• 批准号: 16710064
• 负责人: 柴 史之
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Chiba University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16710064/
• 关键词: 単分散粒子; ナノ粒子; エレクトロクロミック材料; 酸化タングステン; ゲルゾル法; 酸化タングステン一水和物; タングステン酸; プルシアンブルー; エレクトロクロミズム; 電気化学測定

本年は、主として酸化タングステン一水和物粒子の単分散性の向上を中心課題として研究を行った。具体的には、前年度のゲルゾル法による調製条件に対し、(a)濃厚系とすることで、よりリジッドな前駆体ゲルネットワークを形成することの効果、(b)酸濃度や温度による生成過程の制御、(c)出発タングステン酸塩および酸の対イオンの影響を検討した。(a)では、タングステン酸ナトリウム溶液濃度を、前年度の0.1mol/Lから1mol/Lまで変化させた。0.1〜0.2mol/Lでは、強酸との混合により、ゲル状の沈殿が生成するものの、溶液全体は流動性を有した状態であったが、0.5mol/Lでは、酸混合から30秒程度でゲルが生成し始め、1〜2分で溶液全体がゲル化した。一方、1mol/Lでは、酸との混合時、直ちにゲルが生成し、ゲル化してしまった。組成分布が均一なゲルネットワークの形成という観点から、0.5mol/Lを採用した。(b)では40℃において1.50mol/LのHClを用いることにより、平均サイズ0.72μm、変動係数9%の、高い単分散性を有するWO_3・H_2O平板粒子が得られることが明らかとなった。しかし、この時の収率は約25%と低く、大部分のタングステンが、ゲル状物質として残存していることが示唆された。これに対しては、(c)において、タングステン酸リチウムを用いることで、収率は約80%にまで上昇するが、単分散性は悪化すること、カリウム塩や硫酸では、ゲル状物質からWO_3・H_2O粒子への変換が全く進行しないことが明らかになり、共存イオン種が、本系における粒子形成機構に大きな影響を与えていることが示唆された。これらの知見は、今後、高い単分散性を維持しつつ収率を上げるための重要な手がかりである。

今年，我们主要进行了有关改善氧化钨一水合物颗粒的单分散性的研究。具体而言，我们研究了（a）通过使用浓缩系统形成更刚性前体凝胶网络的影响，（b）通过酸浓度和温度来控制生产过程，以及（c）启动钨和酸反离子的影响。在（a）中，钨溶液的浓度从上一年的0.1 mol/L更改为1 mol/l。在0.1至0.2 mol/L时，与浓酸混合时形成了凝胶状沉淀物，但是整个溶液处于流体状态，但是在0.5 mol/L时，混合酸后开始形成凝胶，整个溶液在1至2分钟内凝胶化。另一方面，在1 mol/L处，与酸混合时立即形成凝胶，从而使其变成凝胶。从形成具有均匀成分分布的凝胶网络的角度，采用了0.5 mol/L。在（b）中，揭示了在40°C时使用HCl在1.50 mol/L处使用WO_3·H_2O表格晶粒，高单分散性为0.72μm，并且可以获得9％的变化系数。但是，此时的产量低约25％，这表明大多数钨仍然是类似凝胶的物质。相反，在（c）中，使用钨酸锂将产量提高到约80％，但单分散性恶化，并且表明，凝胶样物质向WO_3和H_2O颗粒的转化在钾盐和硫酸酸中根本没有进展，这表明该物种的形成了粒子的形式，这表明了该物种的主要影响。这些发现是提高产量的重要线索，同时将来保持高单分散性。