超臨界流体中で形成されるナノエマルジョンを反応場とした材料の合成

• Project/Area Number: 14655296
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 反応・分離工学
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 後藤 元信 熊本大学, 工学部, 教授 (80170471)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 広瀬 勉 熊本大学, 大学院・自然科学研究科, 教授 (40037841) ; 坂田 眞砂代 熊本大学, 工学部, 助手 (60187391) ; 佐々木 満 熊本大学, 工学部, 助手 (40363519) ; 児玉 昭雄 熊本大学, 自然科学研究科, 助手 (30274690)
• Project Period (FY): 2002 – 2003
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2003)
• Budget Amount: ¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000); Fiscal Year 2003: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2002: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
• Keywords: 超臨界流体 / マイクロエマルジョン / ナノ粒子 / 二酸化炭素 / 界面活性剤 / エマルジョン / ナノ微粒子 / 光ファイバー

Research Abstract

超臨界二酸化炭素(SCCO2)は臨界条件が比較的温和であり、有機溶剤に替わる溶媒として、様々な反応に利用されている。しかし、SCCO2はイオン性溶質に対する溶解度が極めて低いという性質を持つ。この問題を克服するための一つの手段としてSCCO2マイクロエマルジョンを用いた合成法がある。本研究ではフッ素系界面活性剤を用いた水/超臨界二酸化炭素マイクロエマルジョンの逆ミセル内の水相を反応場として、銀微粒子の合成を試みた。
SUS316製の可視窓付きセルに0.5mol/lの硝酸銀水溶液、界面活性剤としてAOTと界面活性剤PFPE-PO4を仕込み封入した後、温度313Kに保持した。紫外-可視吸光光度計に接続されているSUS316製のファイバー付セル(容積9.1ml)も同様に313Kに保持した。続いて、系内に高圧ポンプで二酸化炭素を圧力20MPaになるまで供給し一定に保ち、可視窓付セル内をマグネチックスターラーで一時間程攪拌した。乳濁したエマルジョンが透明なマイクロエマルジョンの状態に変化したことを確認した後、攪拌を停止した。NaBH(OAc)3エタノール溶液をインジェクターから注入し、還元反応を開始するとともにセル内の吸収スペクトルを5分毎に測定した。
水とAOTのモル比W0を12に固定した時のスペクトル測定結果から、還元反応開始5分後から約420nmにブロードなピークが観測された。銀のナノ粒子は黄色または無色透明で380〜450nmにUV吸収ピークが現出することが知られており、ナノスケールの銀微粒子が形成したことを示している。還元時間が長くなるにつれてその吸収ピークは増大したが、15分後以降はピーク強度は増大しなかった。従って、W/SCCO2マイクロエマルジョンを用いた今回の実験において、温度313K、圧力20MPa、W0=12の条件下でナノスケールの銀微粒子を合成することができた。