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マイルドプロセスによる3次元ナノ構造を有する機能性界面の創出

通过温和工艺创建具有 3D 纳米结构的功能界面

基本信息

批准号：
17760569
负责人：
上田正人
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

H17年度は、Ti合金基板に化学処理と水熱処理を施すことで、角柱状のアナターゼ型TiO_2結晶からなる膜を合成する手法を確立した。本年度は、光電極・光触媒等の幅広い応用が期待されるSrTiO_3膜をTi基板上にマイルドプロセスで合成する手法、表面形態を制御する手法ついて検討した。Ti基板(8×8×2^t[mm])を353Kに保持した9M H_2O_2/0.1M HCl水溶液中に60min浸漬させた後、0.3〜300mMのSr(OH)_2水溶液に浸漬し、オートクレーブ中にて453K-24hの水熱処理を施した。0.3mM Sr(OH)_2水溶液を用いた水熱処理では、結晶性の良好なアナターゼ型TiO_2膜が合成された。生成したTiO_2結晶は角柱状を呈し、NH_3水溶液を用いた水熱処理で得られる形態とほとんど同じであった。一方、3〜300mM Sr(OH)_2水溶液を用いた場合、結晶性の高いペロブスカイト型SrTiO_3が合成された。生成したSrTiO_3結晶は、3mMでサンゴ状(ロッド径:約50nm)、300mMで球状(直径:約350nm)、30mMではそれらの中間的な形状を呈し、表面形態はSr(OH)_2濃度に強く依存した。これらの膜にAr中で873K-3hの熱処理を施すと、球状のSrTiO_3結晶では焼結が進行し、形態は著しく変化した。一方、サンゴ状の結晶では形態が全く変化せず、熱的安定性が高いことが示唆された。300mM Sr(OH)_2水溶液に300mM、1MのNH_3水溶液を等量加えた混合溶液中で水熱処理を施すと、球状のSrTiO_3結晶が析出し、その平均サイズは添加NH_3濃度が300mMで若干粗大化し(直径:約400nm)、1Mで微細化した(直径:約200nm)。このように、マイルドプロセスにてバリエーションに富んだ3次元構造を有する酸化物膜を合成することができた。

H17 years, Ti alloy substrate chemical treatment, hydrothermal treatment, prismatic TiO_2 crystal film synthesis method established This year, the application of SrTiO_3 film on Ti substrate is expected to be discussed in terms of synthesis method and surface morphology control method. Ti substrate (8×8× 2t [mm]) was immersed in 9M H_2O_2/0.1M HCl aqueous solution for 60min at 353K, then immersed in Sr(OH)_2 aqueous solution from 0.3 to 300mM, and then hydrothermal treated at 453K-24h. 0.3mM Sr(OH)_2 aqueous solution was used for hydrothermal treatment to synthesize TiO_2 films with good crystallinity. TiO_2 crystals were obtained by hydrothermal treatment with NH_3 solution. When Sr(OH)_2 aqueous solution of 3 ~ 300mM is used, SrTiO_3 with high crystallinity is synthesized. SrTiO_3 crystals were formed in 3mM, 300mM, 350 nm and 30mM, respectively. The surface morphology was strongly dependent on Sr(OH)_2 concentration. Heat treatment of SrTiO_3 film at 873K-3h was carried out. Sintering of spherical SrTiO_3 crystals proceeded and the morphology changed. A side, a shape of crystal, a complete transformation, a high thermal stability. In the mixed solution of 300mM Sr(OH)_2 aqueous solution and 300mM NH_3 aqueous solution, spherical SrTiO_3 crystals were precipitated by hydrothermal treatment, and the average concentration of NH_3 was 300mM, which resulted in some coarsening (diameter: about 400nm) and microminiaturization (diameter: about 200nm). The acid film was synthesized by three-dimensional structure.