遷移金属を骨格とした層状およびハニカム型複水酸化物の作製

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ポリマー配列体をテンプレートとして化合物を合成する「逆オパール法」で作製された3次元規則配列多孔体(逆オパール)は、その特殊な構造により多様な反応場を持つ。本研究では、種々の遷移金属を含み構造中に大きさの異なる2種類の空隙を持つ逆オパール型層状複水酸化物(LDH)の合成と薄膜化を行い、その手法や特性について考察した。種々の粒系を持つポリスチレンビーズを逆オパール型のテンプレートとし、2価と3価の遷移金属イオンを含む溶液により、ポリスチレンビーズの表面にLDHを合成した。また、基板上に固定したポリスチレンビーズにより、逆オパール型LDH薄膜の合成に成功した。ポリスチレンビーズ-LDH複合体を400℃で焼成、もしくはトルエンかd-リモネンに浸漬して、ポリスチレンビーズを構造中から除去した。焼成した試料は水に24時間浸漬することで、一部壊れたLDH構造を復元させた。作製した逆オパール型遷移金属含有LDHは、ポリスチレンビーズが存在していた部分に由来する数100nmの空間とLDHの層間隔に由来する1nm程度の空隙が存在していることが、SEMおよびBET比表面積の結果によって、判明した。作製した薄膜の電気化学測定によって、数100nmの空隙には、拡散によって、陰イオンが導入されるのに対して、LDHの層間には、イオン交換によって、陰イオンが導入されることが示唆された。この手法を用いることで、規則的な空穴を持った多孔体が基板上に直接作製でき、2種類の空隙を持つ特殊な構造を生かした、大きい反応面積を持った電極の作製等への応用が考えられる。