ナノ金属中空多面体の創製および中空化機構の解明

纳米金属空心多面体的制备及空心机理的阐明

• 批准号: 18760528
• 负责人: 仲村 龍介
• 金额: $ 2.24万
• 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: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18760528/
• 关键词: ナノ粒子; 中空構造; 還元反応; 自己組織化; 金属ナノ粒子; 酸化反応; 原子空孔; 透過型電子顕微鏡

昨年度は,酸化反応による金属ナノ粒子の中空化現象を調査し,中空状酸化物の形成機構および形成条件を明らかにした。中空構造は内部に表面をもつためエネルギー的に準安定的な形態である.そのため,高温では内部の孔は収縮すると理論計算により予測されているが,実験的に観察された例はない.そこで,今年度は,中空状酸化物粒子が還元雰囲気に置かれたときの構造および形態変化について調査した.Cuナノ粒子を酸化させて得られる中空状Cu_2O粒子をTEM中の高真空下(5×10^<-5>Pa)で加熱し,形態変化をその場観察した.中空粒子の粒径および酸化物殻の厚さに依らず,200℃付近でCu_2OからCuへの還元反応が始まった。還元反応が始まる温度で粒子の収縮が観察された.還元反応の進行に伴い中空粒子は収縮し,元の緻密なCu粒子へと戻ることが明らかとなった。Cuナノ粒子の酸化および還元サイクルを繰り返し行うと,中実Cu→中空Cu_2O→中実Cuと可逆的に形態変化を繰り返す.また,還元反応の途中段階では,還元されたCu原子が,酸化物層の内側の表面で表面拡散し,Cu粒子を形成する.これは,酸化物中の酸素の外方拡散,すなわち,還元速度に比べCu原子の表面拡散が速いためである.中空酸化物粒子は,中心方向へ向かって均一に収縮するのではなく,元の中心位置から偏在して金属ナノ粒子へ戻ることがわかった.原子拡散が活発に起こる温度では,中空構造を収縮させるような物質移動が起こる.これは,中空構造が余分な表面エネルギーをもつ不安定な形態であることに起因した,自己組織化現象である.

In the past year, the hollowing phenomenon of metal particles in acidizing reaction was investigated, and the formation mechanism and conditions of hollow acidizing substances were clarified. The hollow structure has a quasi-stable shape on the inner surface. The theoretical calculation of the internal pore size at high temperature indicates that the internal pore size is smaller than that at high temperature. In this year, hollow Cu_2O particles were obtained by acidizing Cu_2O particles under high vacuum (5×10^<-5>Pa), heating and morphological transformation were investigated. The particle size of the hollow particles varies with the thickness of the acidic shell, and Cu_2O and Cu_2O begin to react near 200 ℃. The temperature of the particles at the beginning of the reaction is observed. In addition, the hollow particles are condensed, and the dense Cu particles are condensed. Cu ~(2 +)_2O ~(2 +)_2O ~(2 ~(2 +)_2O ~(2 +)_2O ~(2 +)_ In the middle of the reduction phase, Cu atoms are reduced, and Cu particles are formed on the inner surface of the acid layer. The acid element in the acid compound disperses outward at a faster rate than the Cu atom disperses on the surface. The hollow acid particles are uniformly compressed in the direction of the center, and the center position of the element is biased toward the metal particles. Atomic dispersion starts at different temperatures, hollow structures shrink at different temperatures, and mass movement starts at different temperatures. The hollow structure is composed of a surface, a surface, and an unstable morphology.

项目成果

中空状酸化物粒子の高温酸化と構造安定性

空心氧化物颗粒的高温氧化和结构稳定性

• 发表时间: 2007
• 作者: 仲村龍介;中嶋英雄;森博太郎
• 通讯作者: 森博太郎

Oxidation Behavior of Cu Nanoparticles and Formation of Hollow C_<u2>O Spheres

纳米铜颗粒的氧化行为及空心C_<u2>O球的形成

• 发表时间: 2007
• 期刊: Materials Science Forum 561-565
• 作者: R. Nakamura;D. Tokozakura;J.-G. Lee;H. Mori;H. Nakajima
• 通讯作者: H. Nakajima

Transmission electron microscopy observation of oxide layer growth on Cu nanoparticles and formation process of hollow oxide particles

• DOI: 10.1557/jmr.2007.0362
• 发表时间: 2007-10
• 期刊: Journal of Materials Research
• 影响因子: 2.7
• 作者: D. Tokozakura;R. Nakamura;Hideo Nakajima;J. Lee;Hirotaro Mori

酸化による金属ナノ粒子の中空化

通过氧化使金属纳米颗粒空心化

• 发表时间: 2007
• 期刊: 触媒 Vol.49,No.5
• 作者: 仲村龍介;李正九;森博太郎;中嶋英雄
• 通讯作者: 中嶋英雄

Hollow oxide formation by oxidation of Al and Cu nanoparticles

• DOI: 10.1063/1.2711383
• 发表时间: 2007-04-01
• 期刊: JOURNAL OF APPLIED PHYSICS
• 影响因子: 3.2
• 作者: Nakamura, R.;Tokozakura, D.;Mori, H.
• 通讯作者: Mori, H.