カテコール基含有ポリマーを用いた階層的多孔質材料の創製および太陽電池への応用

カテコール基含有のランダムコポリマーを合成し、クロロホルム中においてポリマーと無機ナノ粒子とを混合することで無機ナノ粒子表面の被覆を行った。カテコール基含有のランダムコポリマーは酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミ等のナノ粒子表面に結合し、ナノ粒子をクロロホルム等の有機溶媒中に安定に分散させることが可能であることがわかった。特に従来用いられているカルボキシル基を有する両親媒性高分子と比較した際、カルボキシル基を有するコポリマーで被覆したナノ粒子が凝集してしまう分散媒条件においても、カテコール基を有するコポリマーで表面を被覆したナノ粒子は安定に分散できることがわかった。カテコール基含有コポリマーによって被覆したナノ粒子の分散液に、Breath-Figure法を適用することで水滴を鋳型にマイクロサイズの多孔質構造体を有するハニカム状多孔質膜の作製に成功した。作製した膜の光透過率を紫外可視分光法により求めた。膜内部にマイクロサイズの構造体があることで、長波長領域においてミー散乱よって光透過率が低下し、光が内部で散乱回折していることがわかった。また一方で、カテコール基含有ブロックコポリマーをRAFT重合法によって新規に合成し、その機能を初めて報告した。カテコール基は貴金属イオンに対して還元剤として作用することが知られているため、重合したポリマーを銀イオンと混合することで還元剤として使用し銀ナノ粒子の作製を試みた。カテコール基含有ブロックコポリマーを還元剤およびナノ粒子の被覆剤として用いることで、作製した銀のナノ粒子が有機溶媒中で安定に分散できるだけでなく、粒子のサイズがカテコール基を有するユニットであるジヒドロキシスチレンの分子量によってナノオーダーで制御することが可能であることがわかった。

カテコール基含有のランダムコポリマーを合成し、クロロホルム中においてポリマーと無機ナノ粒子とを混合することで無機ナノ粒子表面の被覆を行った。カテコール基含有のランダムコポリマーは酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミ等のナノ粒子表面に結合し、ナノ粒子をクロロホルム等の有機溶媒中に安定に分散させることが可能であることがわかった。特に従来用いられているカルボキシル基を有する両親媒性高分子と比較した際、カルボキシル基を有するコポリマーで被覆したナノ粒子が凝集してしまう分散媒条件においても、カテコール基を有するコポリマーで表面を被覆したナノ粒子は安定に分散できることがわかった。カテコール基含有コポリマーによって被覆したナノ粒子の分散液に、Breath-Figure法を適用することで水滴を鋳型にマイクロサイズの多孔質構造体を有するハニカム状多孔質膜の作製に成功した。作製した膜の光透過率を紫外可視分光法により求めた。膜内部にマイクロサイズの構造体があることで、長波長領域においてミー散乱よって光透過率が低下し、光が内部で散乱回折していることがわかった。また一方で、カテコール基含有ブロックコポリマーをRAFT重合法によって新規に合成し、その機能を初めて報告した。カテコール基は貴金属イオンに対して還元剤として作用することが知られているため、重合したポリマーを銀イオンと混合することで還元剤として使用し銀ナノ粒子の作製を試みた。カテコール基含有ブロックコポリマーを還元剤およびナノ粒子の被覆剤として用いることで、作製した銀のナノ粒子が有機溶媒中で安定に分散できるだけでなく、粒子のサイズがカテコール基を有するユニットであるジヒドロキシスチレンの分子量によってナノオーダーで制御することが可能であることがわかった。