生物を模倣したソフト溶液プロセスによる新規酸化物ナノ構造デザイン

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本研究では、生物が行なう無機材料合成(バイオミネラリゼーション)を模倣することで、三次元ナノ構造を有する機能性酸化物を合成することを目的とした。リチウム二次電池電極として優れた電極特性を持つことが知られている酸化スズ(SnO)、マンガン酸リチウム(LiMn_2O_4)、リン酸鉄リチウム(LiFePO_4)を作製し、その電極材料としての優位性の検討を行なった。LiMn_2O_4では、我々のグループが以前に報告したゲルマトリクス中における結晶成長の手法を利用することでMnCO_3ナノ構造体を作製し、それをLiCO_3と共に焼成することでLiMn_2O_4ナノ構造体を作製することに成功した。本手法で得られたLiMn_2O_4ナノ構造体をリチウム二次電池正極に用いることで、0.5A/gの電流値の充放電特性において電極耐久性の向上が見られた。SnOおよびLiFePO_4では、それぞれの中間体であるSn_6O_4(OH)_4、Fe_3(PO_4)_2を溶解再析出によって目的物質へと変化させる際の反応条件を調整することで、ナノ構造の制御を行なった。SnO結晶はSn_6O_4(OH)_4を酸性溶液中でエージングすること、ピラミッド状、メッシュ状、花弁状といった様々な形状を有するSnO結晶の作製に成功した。一方、LiFePO_4においては、Fe_3(PO_4)_2をLiOH溶液を用いて180℃で水熱処理することで、ナノロッドが方位を揃えて集積した櫛状粒子が得られた。上記の研究成果について国際会議2件(LiMn_2O_4,SnO)、国内学会1件(LiFePO_4)の学会発表を行なった。また、SnOに関しての成果をまとめた論文が学術雑誌Langmuirに掲載され、関連した論文を2件投稿中である(2009年3月現在)。上記の研究以外にも光触媒に関する論文を共著で発表した。