カーボンナノファイバーをテンプレートに応用した金属酸化物ナノチューブの合成

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ナノテクノロジーは,IT医薬,バイオテクノロジー,化学工業などの産業の基盤に関わるものであり,今後ますます重要となる分野である.ナノテクノロジーの進展には,ナノスケールオーダーで構造が制御された材料が必要不可欠であり,現在その合成法の開発が精力的に行われている.ナノスケールマテリアルの中でも,ナノスケールの中空構造を有するナノチューブは,その構造特異性から注目され,金属酸化物あるいは金属からなるナノチューブの合成が検討されている.本申請課題では,ナノスケールカーボンマテリアルであるカーボンナノファイバーをテンプレートに用いて金属酸化物チューブの合成を試みた.その結果,カーボンナノファイバーをシリカで被覆し,酸素雰囲気下で加熱しカーボンファイバーを酸化除去したところ,シリカファイバーの合成に成功した.またあらかじめ金(Au),あるいは白金(Pt)ナノ粒子を担持したカーボンナノファイバーをテンプレートに用いてシリカチューブを合成したところ,シリカチューブ内部にこれらの金属ナノ粒子を固定化することができた.そこでこれらのAu,およびPt内包シリカナノチューブを水素一酸素燃料電池(PEFC)のアノード電極触媒に応用したところ,優れた発電特性を示すことが分かった.シリカ中にこれらの金属を内包することで,金属ナノ粒子がシンタリングしないため,高い電極活性を示したものと考えられる.またAu, Pt内包シリカナノチューブの金属種の電子構造をX線吸収分光法で調べたところ,これらの金属はシリカと化学的に強く相互作用していることが分かった.