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

以碳纳米纤维为模板合成金属氧化物纳米管

基本信息

批准号：
17760616
负责人：
竹中壮
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Kyushu 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

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.

纳米技术参与了IT医学，生物技术和化学工业等行业的基础，并且将来是一个越来越重要的领域。为了提高纳米技术的发展，必须在纳米级的顺序进行控制结构的材料至关重要，并且目前正在大力进行合成方法的发展。在纳米级材料中，具有空心结构的纳米管由于其结构特异性而引起了人们的注意，并且正在研究由金属氧化物或金属组成的纳米管的合成。在此应用中，我们尝试使用纳米级碳材料碳纳米纤维作为模板来合成金属氧化管。结果，我们达到了碳纳米纤维合成的过程。当二氧化硅与二氧化硅涂覆并在氧气气氛下加热时，将碳纤维氧化并去除，并成功合成二氧化硅纤维。此外，使用碳纳米纤维（AU）或铂（PT）纳米颗粒作为模板合成二氧化硅管，并将这些金属纳米颗粒固定在硅管内。因此，当将这些AU和PT封装的二氧化硅纳米管应用于氢单氧燃料电池的阳极电极催化剂（PEFC）时，发现它们表现出极好的发电性能。通过将这些金属封装在二氧化硅中，金属纳米颗粒不会烧结，因此表现出高电极活性。此外，通过X射线吸收光谱研究了AU，PT封装的二氧化硅纳米管的金属物种的电子结构，并发现这些金属与二氧化硅相互作用。