異方形態ナノ結晶の抽出と再利用を指向した機能性界面活性剤ゲルの集積空間制御

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優れた触媒性能を生み出す貴金属ナノ結晶は、機能性材料として広く注目されている。特に、穏和な条件で高効率な化学反応をもたらす高機能ナノ触媒の開発は、近年の重要な課題である。また同時に、希少資源を含むナノ結晶を再利用する技術の確立も望まれている。一方で、機能面に大きな影響をおよぼす形態やサイズを保つには粒子凝集を回避する必要があり、ナノ結晶形態を保持したままでの再利用が理想的である。本研究課題では、ナノ結晶の表面保護剤として界面活性剤を用い、そのゲルを媒体としたナノ結晶抽出とその効率向上を試みている。これまでに、外部条件をさまざまに変化させて界面活性剤のゲル形成能とその分子集積構造を評価してきた。ナノ結晶を抽出して保持するには、抽出媒体となるゲルの膨潤性を高め、その構造を安定に保つ必要がある。そこで令和4年度には、界面活性剤ゲルの分子集積構造を最適化するため、新たに複合ゲルの形成を試みた。異なる炭化水素鎖長の界面活性剤を混合するとゲル中のラメラ面間隔が拡がり、これが長時間にわたって維持されることを見出した。さらに、この分子集積型の界面活性剤ゲルをより効率的に構築するため、分子膜形成の起点を整える足場として、金属酸化物との複合を行った。アルミナといった金属酸化物微粒子を担体としながら、界面活性剤ゲルを段階的に成長させたところ、分子集積構造の経時安定性が高まることが示された。担体との複合条件が界面活性剤ゲルの分子集積構造におよぼす影響を明らかにした。