大気圧マイクロ波プラズマによる非凝集ナノ粒子の高効率気相合成

使用大气压微波等离子体高效气相合成非团聚纳米颗粒

• 批准号: 19656204
• 负责人: 島田 学
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-19656204/
• 关键词: ナノ材料; CVD; 非平衡・低温プラズマ; サイズ・形態制御; 金属酸化物粒子; エアロゾル; 複合粒子; 非平衡プラズマ; 低温プラズマ; 金属窒化物粒子; 静電気力

本研究では、凝集度の低いナノ粒子を比較的低温の反応場において生成させることが期待できる、マイクロ波プラズマをエネルギー源とする気相合成法を開発して、その有用性を明らかにすることを目的として研究を行った。本年度の研究成果の概要は、以下のとおりである。1. チタンのアルコキシド蒸気を原料として酸化チタンナノ粒子の合成実験を行った。反応器内のガス流量を増大させると粒子サイズは減少し、また非凝集となりやすい傾向がみられた。ガス圧力や原料濃度の変化によって粒子の生成量を制御できた。プラズマ強度の変化が粒子性状に与える影響も評価することができた。2. ガリウムの有機化合物蒸気とアンモニアガスを原料とした窒化ガリウムナノ粒子の合成を検討した。前年度までの合成実験結果の吟味より、合成反応を促進させる必要性が認識されたため、合成条件の慎重な調整によるプラズマ強度の向上に取り組んだ。その結果、量論比をほぼ満足する組成を有し、また十分な蛍光特性も示す粒子を合成することに成功した。さらに、インジウムの有機化合物蒸気を原料に加えたところ、内部にインジウムを含む窒化ガリウムのナノ粒子およびナノファイバーを生成させることができた。3. チタンアルコキシド蒸気を用いた粒子合成場に、酸化シリコンの微粒子を分散して導入したところ、合成条件によっては酸化シリコン粒子の周りに酸化チタンの層や微結晶が付着した生成物が生じる場合があった。このような生成物が得られる条件を十分絞り込むには至らなかったが、上記1や2で検討した単独粒子の合成に関わる因子が被覆粒子の生成も支配することが示唆された。4. 今年度までに得られた実験結果および知見から、本合成法によるナノ粒子合成の特徴と、合成の制御のために必要な因子を整理した。またこれにより、合成を最適化するための装置、プロセス条件の指針を得ることができた。

This study で は, low aggregation degree の い ナ ノ particle を comparative low temperature の anti 応 field に お い て generated さ せ る こ と が expect で き る, マ イ ク ロ wave プ ラ ズ マ を エ ネ ル ギ ー source と す る 気 consistent diagnosis を open 発 し て, そ の usefulness を Ming ら か に す る こ と を purpose と し を line っ て research た. Summary of <s:1> research achievements <e:1> of this year, the following is とお とお である である. 1. チ タ ン の ア ル コ キ シ ド steamed 気 を materials と し て acidification チ タ ン ナ ノ particle の synthesis be 験 を line っ た. Anti 応 in の ガ ス flow を raised large さ せ る と particle サ イ ズ は reducing し, ま た not agglutinate と な り や す い tendency が み ら れ た. Youdaoplaceholder0 pressure, や raw material concentration, <s:1> variation, によって particle generation quantity, を control, で た た. Youdaoplaceholder0 プラズ intensity <s:1> change が particle properties に and える influence とがで evaluation 価する とがで とがで た た. 2. Youdaoplaceholder0 ガリウム organic compound vapor とア モニアガスを モニアガスを raw materials と <s:1> た nitriding ガリウムナノ particle <e:1> synthesis を検 discussion of た た. Results before the annual ま で の synthesis be 験 の recite with relish よ り, synthetic 応 を promote さ せ る が necessary understanding さ れ た た め の な carefully adjusted, synthetic conditions に よ る プ ラ ズ マ strength の に take up り group ん だ. そ の results, quantity theory than を ほ ぼ against foot す る composition を し, ま た very な 蛍 light feature も を す particles in synthetic す る こ と に successful し た. さ ら に, イ ン ジ ウ ム の organic compound steamed 気 を materials に plus え た と こ ろ, internal に イ ン ジ ウ ム を containing む smothering the ガ リ ウ ム の ナ ノ particle お よ び ナ ノ フ ァ イ バ ー を generated さ せ る こ と が で き た. 3. チ タ ン ア ル コ キ シ ド steamed 気 を with い た particle synthesis field に, acidification シ リ コ ン の particles scattered を し て import し た と こ ろ, synthetic conditions に よ っ て は acidification シ リ コ ン particle の weeks り に acidification チ タ ン の layer や micro crystal が pay the し た products が raw じ る occasions が あ っ た. こ の よ う な products が have ら れ を る conditions is very heave り 込 む に は to ら な か っ た が や, written 1 2 で beg し 検 た 単 particles alone の synthetic に masato わ る factor の が coating particles generated も dominate す る こ と が in stopping さ れ た. 4. Our ま で に have ら れ た be 験 results お よ び knowledge か ら, this synthesis に よ る ナ ノ の particle synthesis, 徴 と, synthetic の suppression の た め に な necessary factor を finishing し た. ま た こ れ に よ り, synthetic を optimization す る た め の device, プ ロ セ ス conditions を の pointer must る こ と が で き た.

项目成果

Development and Evaluation of an Aerosol Generation and Supplying System for Inhalation Experiments of Manufactured Nanoparticles

• DOI: 10.1021/es9008773
• 发表时间: 2009-07-15
• 期刊: ENVIRONMENTAL SCIENCE & TECHNOLOGY
• 影响因子: 11.4
• 作者: Shimada, Manabu;Wang, Wei-Ning;Nakanishi, Junko
• 通讯作者: Nakanishi, Junko

Particle Dispersion Method for Inhalation Experiment

吸入实验的颗粒分散法

• 发表时间: 2008
• 作者: Shimada;M.;島田 学;島田学;島田学;島田学;Manabu Shimada
• 通讯作者: Manabu Shimada

Synthesis of Gallium Nitride Nanoparticles Using a Novel Microwave Plasma Reactor

使用新型微波等离子体反应器合成氮化镓纳米粒子

• 发表时间: 2007
• 作者: Shimada;M.;島田 学;島田学;島田学;島田学;Manabu Shimada;島田 学;M. Shimada
• 通讯作者: M. Shimada

非平衡プラズマによる金属酸化物・金属窒化物粒子の生成

非平衡等离子体生成金属氧化物和金属氮化物颗粒

• 发表时间: 2007
• 作者: Shimada;M.;島田 学;島田学;島田学;島田学;Manabu Shimada;島田 学
• 通讯作者: 島田 学

Synthesis of Gallium Nitride Nanoparticles by Microwave Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition Method

微波等离子体增强化学气相沉积法合成氮化镓纳米粒子

• 发表时间: 2010
• 期刊: Chem.Vap.Deposition (掲載決定)
• 作者: Y. Mori;M. Goto;N. Kamiya;島田学
• 通讯作者: 島田学