電気化学成膜法による誘電体ナノキューブの3次元集積に関する研究

电化学沉积法介电纳米立方体三维集成研究

• 批准号: 10F00505
• 负责人: 加藤 一実
• 金额: $ 0.51万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10F00505/
• 关键词: BaTiO_3; ナノキューブ; 電気化学的成膜法; 前駆体構造; TiO_2; ナノチューブアレイ; 国際研究者交流

水溶液からBaTiO_3ナノクリスタルを合成するために、前駆体を検討した。TiO_2前駆体を用いた場合は、TiO_2とBa(OH)_2の反応によってBaTiO_3が合成されるが、Ti^<4+>イオンの加水分解速度の制御が肝心である。適切な出発原料を注意深く選択し、反応条件を詳細に調節しなければならない。(NH_4)_3TiF_6は安定な錯体であり、H_3BO_3の添加と電位/電流の調節によって、その加水分解速度を制御することができる。この原料を用いた予備的な実験により、初めて、TiO_2ナノチューブアレイを電気化学的成膜法によって一段階で低温合成することが可能になった。この様な基礎的結果に基づき、BaTiOF_4ナノロッドアレイを合成するための新たな手法を検討した。BaTiOF_4はBaTiO_3を合成するための単一原料分子前駆体である。この錯体はバリウムとチタンを1:1の化学量論比で含み、固体構造は八面体的に配位したバリウム原子と八面体配位したチタン原子に密接に関係し、この配位構造はBaTiO_3のペロブスカイト構造におけるそれら原子配置とよく一致している。実験の結果、平均直径230nmの結晶性BaTiOF_4ナノロッドが-0.8V,90℃,30min,0.025M Ba^<2+>の条件下で形成することが分かったが、600℃,1時間の焼成後には、BaTiOF_4ナノロッドはBaTiO_3ではなく、BaF_2に結晶化した。上述の結果を考察することにより、(NH)_4TiF_6を前駆体として用いることによってBaTiO_3を合成することは困難であることが分かった。そのため、TiCl_4,Titanium bis (ammonium lactato) dihydroxide (TALH)などの前駆体を再検討した。生成物の形態は、前駆体、合成温度、pH値、印加電流に依存して変化した。特に、TALHを用いると、高電位(-1.6V)では、マイクロチューブのような生成物が生成し、硝酸存在下、-1V,90℃,30minの条件下では、平均サイズ200nmのBaTiO_3ナノキューブを合成することができた。我々の理解では、100℃以下の電気化学的成膜法によるBaTiO_3ナノキューブの合成は初めてである。以上を総括すると、研究提案で計画したように、立方晶系で狭いサイズ分布をしたBaTiO_3ナノキューブを一段階で低温の電気化学成膜法によって合成することが可能になった。

Aqueous solution リスタ らBaTiO_3ナノ リスタ リスタ を を to synthesize するために, pro駆 を検 to discuss た. TiO_2 駆 body を before use い た は, TiO_2 と Ba (OH) _2 の anti 応 に よ っ て BaTiO_3 が synthetic さ れ る が, Ti ^ 4 + > < イ オ ン の hydrolytic decomposition speed の suppression が liver heart で あ る. Appropriate な release raw materials を pay attention to deep く selection 択 <e:1>, reverse 応 conditions を detailed に adjustment なければならな なければならな 応. (NH_4) _3TiF_6 は settle な misprinted で あ り, H_3BO_3 の add と の regulating voltage/current に よ っ て, そ の hydrolytic decomposition speed を suppression す る こ と が で き る. こ の を raw material with い た reserve of な be 験 に よ り, early め て, TiO_2 ナ ノ チ ュ ー ブ ア レ イ を 気 chemical film-forming method に よ っ て a Duan Jie で す synthesis at low temperature る こ と が may に な っ た. Based results に こ の others な base づ き, BaTiOF_4 ナ ノ ロ ッ ド ア レ イ を synthetic す る た め の new た な gimmick を beg し 検 た. BaTiOF_4 BaTiO_3を synthesizes するため 単 単 a precursor of a raw material molecule である. こ の misprinted は バ リ ウ ム と チ タ ン を 1:1 の stoichiometry theory than で み, solid structure は に of octahedral coordination し た バ リ ウ ム atomic と octahedral coordination し た チ タ ン atomic に contact に masato し, こ の ligand structure は BaTiO_3 の ペ ロ ブ ス カ イ ト tectonic に お け る そ れ ら atomic configuration と よ く consistent し て い る. Experimental results: Average diameter 230nm <s:1> crystalline BaTiOF_4ナノロッドが-0.8V,90 ° c,30min,0.025M Ba ^ 2 + < > の で formed under the condition of す る こ と が points か っ た が, 600 ℃, 1 time の 焼 into after に は, BaTiOF_4 ナ ノ ロ ッ ド は BaTiO_3 で は な く, BaF_2 に crystallization し た. The results の を investigation す る こ と に よ り, (NH) _4TiF_6 を 駆 body before と し て in い る こ と に よ っ て BaTiO_3 を synthetic す る こ と は difficult で あ る こ と が points か っ た. そ の た め, TiCl_4, Titanium bis (ammonium lactato) dihydroxide (TALH) な ど の 駆 body before を again beg し 検 た. The <s:1> morphology of the product, the precursor 駆, the synthesis temperature, pH value, and the Inca current に depend on the <s:1> て variation <e:1>. に, TALH を with い る と, high potential (1.6 V) で は, マ イ ク ロ チ ュ ー ブ の よ う な products が generated し, nitric acid, in the presence of 1 V, 90 ℃, under the condition of 30 min の で は, average サ イ ズ 200 nm の BaTiO_3 ナ ノ キ ュ ー ブ を synthetic す る こ と が で き た. I 々 の understand で は, below 100 ℃ の 気 chemical film-forming method に よ る BaTiO_3 ナ ノ キ ュ ー ブ の early synthetic は め て で あ る. Above を 総 enclosed す る と, research proposal で plan し た よ う に, cubic crystal system で narrow い サ イ ズ distribution を し た BaTiO_3 ナ ノ キ ュ ー ブ を a Duan Jie で の 気 chemical film-forming method at low temperature に よ っ て synthetic す る こ と が may に な っ た.

项目成果

One Step Synthesis of TiO_2 Nanostructures by Electrochemical Deposition

电化学沉积一步法合成TiO_2纳米结构

• 发表时间: 2011
• 作者: Dewei Chu;Kazumi Kato
• 通讯作者: Kazumi Kato