Precision Synthesis of Microcrystalline Particles with a Hierarchical Hollow Structure

多级中空结构微晶颗粒的精密合成

• 批准号: 22K04946
• 负责人: 柴 史之
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Chiba University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04946/
• 关键词: プルシアンブルー類似体; 中空構造; サイズ・形態制御; 種粒子法; アルカリ金属イオン添加; 双晶; 微結晶粒子; 多重殻中空粒子; 液相合成反応; 無機材料

本研究は，多重シェル構造などの階層的中空構造をもつ無機微結晶粒子の精密合成と，その物理化学的原理の理解を目的としたものである。本年度はこのような構造を構築するための基本要素の検討として，中空構造を自発的に形成することがわかっているヘキサシアニド鉄酸マンガン（Mn-HCF）について，立方体中空粒子のサイズ制御方法の検討を行った。加えて，テンプレート材料候補であるヘキサシアニド鉄酸ランタン（La-HCF）粒子の形態制御方法を検討した。Mn-HCFのサイズ制御に関しては，①簡便に作成できるプルシアンブルー（PB）ナノ粒子を用いた種粒子法と，②アルカリ金属イオン添加による小サイズ化の効果を検討した。①についてはPBナノ粒子の添加量を増やすほど，生成するMn-HCF中空粒子のサイズが小さくなったことから，PBナノ粒子がMn-HCF析出のための核として有効に機能することが示された。また②については，アルカリ金属イオンの添加量に応じてMn-HCF中空粒子のサイズが小さくなる傾向があること，およびその効果がイオン種により異なることを見いだした。これらの成果は，今後様々なサイズの多重殻中空粒子を合成するための基盤技術となる。一方，六方晶であるLa-HCFに関しては③硝酸ランタンとフェリシアン化カリウムの混合水溶液に還元剤を作用させることで，双晶発生による興味深い形状の微結晶粒子が合成できることを見いだした。また④この反応条件に錯形成剤を共存させることで双晶発生を抑えて，六角形の板状ないし柱状粒子が得られることも確認できた。これらは多彩な形態を有する階層構造粒子の形成における基礎的知見であり，今後の研究において重要な役割を果たすものと考えられる。

这项研究旨在将无机晶体颗粒与层次上的空心结构（例如多个壳结构）合成，并了解其理化原理。今年，我们研究了构建这种结构的基本元素，并检查了锰己二烯铁甲酯（MN-HCF）的立方空心颗粒的尺寸控制方法，该方法已知会自发形成空心结构。此外，我们研究了一种控制六酰胺larthanum Ferrate（LA-HCF）颗粒的形态，该方法是候选模板材料。关于MN-HCF的尺寸控制，我们使用Prussian Blue（PB）纳米颗粒研究了第1个种子颗粒方法，可以很容易地创建，第二个是通过添加碱金属离子来减少大小的效果。关于1，添加的Pb纳米颗粒的量越大，产生的空心MN-HCF颗粒的大小越小，并且显示Pb纳米颗粒可以有效地作为MN-HCF沉淀的核。关于②，发现MN-HCF空心颗粒的大小往往会根据添加的碱金属离子的量减少，并且这些颗粒的作用取决于离子物种的不同。这些结果将成为将来合成各种大小的中空多壳颗粒的基础技术。另一方面，关于六角形晶体的La-HCF，我们发现，可以将还原剂涂在3-甲状腺硝酸盐和铁酰胺钾的水溶液中，可以合成具有双产生的有趣形状的微晶颗粒。此外，还可以证实，通过在这些反应条件下共存络合剂，可以抑制双胞胎生成，并可以获得六边形板状或柱状颗粒。这些是具有多种形态的等级粒子形成的基本知识，被认为在未来的研究中起着重要作用。

项目成果

ヘキサシアニド鉄酸ランタン六角柱状粒子の液相合成

六氰化高铁酸镧六方柱状颗粒的液相合成

• 发表时间: 2022
• 作者: S. Makita;L. Zhu;P. Mukherjee;Y.H. Lim;R. Morishita;I.A. El-Sadek;and Y. Yasuno;Pradipta Mukherjee，Shinichi Fukuda，Donny Lukmanto，Toshiharu Yamashita，Kosuke Okada，Shuichi Makita，Ibrahim Abd El-Sadek，Yiheng Lim，Yoshiaki Yasuno;Lida Zhu，Shuichi Makita，Yiheng Lim，Junya Tamaoki，Yiqiang Zhu，Makoto Kobayashi，Yoshiaki Yasuno;Kiriko Tomita，Shuichi Makita，Naoki Fukutake，Rion Morishita，Ibrahim Abd El-Sadek，Pradipta Mukherjee，Antonia Lichtenegger，Junya Tamaoki，Lixuan Bian，Makoto Kobayashi，Tomoko Mori，Satoshi Matsusaka，Yoshiaki Yasuno;Fumiaki Matsuoka and Terumasa Ito;長田蓮，大川祐輔，柴史之
• 通讯作者: 長田蓮，大川祐輔，柴史之