Precision Synthesis of Microcrystalline Particles with a Hierarchical Hollow Structure

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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。