酸化チタン微粒子の階層的制御による光触媒システムの設計に関する研究

• Project/Area Number: 15033235
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 今栄 東洋子 名古屋大学, 物質科学国際研究センター, 教授 (80101161)
• Project Period (FY): 2003 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥5,600,000 (Direct Cost: ¥5,600,000); Fiscal Year 2004: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000); Fiscal Year 2003: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
• Keywords: 酸化亜鉛 / 微粒子 / デンドリマー / ハイブリッド / 酸化チタン / 光触媒 / 階層的制御 / デンドロン / 環境低負荷 / 光分解 / 水汚染物質

Research Abstract

金属酸化物の微粒子をデンドリマーで被覆したハイブリッドを階層的に組織化し、マルチ機能センサーとしての能力を解明することを目的とする研究のうち、昨年度は酸化チタンとデンドリマーまたはデンドロンとのハイブリッドの調製を行い、光触媒としての機能性を明らかにした。この研究の展開として、本年度は、シランを焦点とするポリアミドアミンデンドロンと亜鉛イオンの混合比や用いるデンドロンの世代(G)を変化させてハイブリッドを合成し、水に安定に分散する酸化亜鉛ナノ微粒子を合成するための条件決定を行った。また、得られた分散性を維持するため、デンドロン-酸化亜鉛ナノ微粒子複合体を高分子膜にドーピングした。デンドロンを用いない場合、酸化亜鉛微粒子のサイズ分布は広く、平均サイズは9.3nmであり、それらは二次凝集をした。G3デンドロンを用いた場合には、粒子サイズの整った(平均サイズ3.8nm)安定な酸化亜鉛ナノ微粒子の分散水溶液が得られた。またXPS分析より、酸化亜鉛とG3デンドロンの共有結合(Zn-O-Si結合)が確認された。さらに、G3デンドロン-酸化亜鉛ナノ微粒子複合体を高分子膜にドーピングしたところ、電子顕微鏡での観察により、膜中でも酸化亜鉛ナノ微粒子(平均サイズ4.4nm)が十分に分散していることが確認された。本成果は、金属酸化物とデンドロンの階層的組織体を環境低負荷型光分解システムへ展開するための一歩であり、今後は、調製した酸化亜鉛ナノ微粒子の光触媒能を明らかにし、酸化チタン微粒子との比較を行う。

Research Products

• [Journal Article] Structure-selective Dye-uptake into Aggregate of Copolymer with Linear Polyelectrolyte Block and Hydrophobic Block Carrying Pendant Dendritic Moiety in Water (2005)
  • Author(s): K.Tamano, T.Imae, S.Yusa, Y.Shimada
  • Journal Title: J.Phys.Chem.B 109 Pages: 1226-1230
• [Journal Article] Structural Evolution of an Interpolyelectrolyte Complex of Charged Dendrimers Interacting with Poly(L-glutamate) (2004)
  • Author(s): D.Leisner, T.Imae
  • Journal Title: J.Phys.Chem.B,108,1798-1804(2004). 108 Pages: 1798-1804
• [Journal Article] Nanogel Formation Consisting of DNA and Poly(amido amine) Dendrimer Studied by Static Light Scattering and Atomic Force Microscopy (2004)
  • Author(s): A.Mitra, T.Imae
  • Journal Title: Biomacromolecules 5 Pages: 69-73
• [Journal Article] A Generalized Scale of Free Energy of Excess Adsorption of Solute and Absolute Composition of the Interfacial Phase (2004)
  • Author(s): D.K.Chattoraj, T.Imae, A.Mitra
  • Journal Title: Langmuir 20 Pages: 4903-4915
• [Journal Article] Morphological Investigation of Hybrid Langmuir-Blodgett Films of Arachidic Acid with a Hydrotalcite/Dendrimer Nanocomposite (2004)
  • Author(s): A.S.Costa, T.Imae
  • Journal Title: Langmuir 20 Pages: 8865-8869
• [Journal Article] Fluorescence Emission from Dendrimers and Its pH Dependence (2004)
  • Author(s): D.Wang, T.Imae
  • Journal Title: J.Am.Chem.Soc. 126 Pages: 13204-13205
• [Publications] Dietrich Leisner, Toyoko Imae: "Interpolyelectrolyte Complex and Coacervate Formation of Poly(Glutamate Acid) with Dendrimer Studied by Light Scattering and SAX"J.Phys.Chem.B. 107. 8078-8087 (2003)
• [Publications] Abhijit Manna, Toyoko Imae, Keigo Aoi, Midori Okazaki: "Gold Nanoparticles Surface-Confined by Hybrid Self-Assembled Monolayers of Dendrimer and Dodecanethiol"Molecular Simulation. 29. 661-665 (2003)
• [Publications] Katsuya Funayama et al.: "Fast and Slow Dynamics of Water-Soluble Dendrimers Consisting of Amido-Amine Repeating Units by Neutron Spin Echo"J.Phys.Chem.B. 107. 1353-1359 (2003)
• [Publications] Katsuya Funayama et al.: "Small-Angle Neutron Scattering Investigations of Layer-Block Dendrimers in Aqueous Solutions"J.Phys.Chem.B. 107. 1532-1539 (2003)
• [Publications] Dietrich Leisner, Toyoko Imae: "Structural Evolution of an Interpolyclectrolyte Complex of Charged Dendrimers Interacting with Poly(L-glutamate)"J.Phys.Chem.B. 108. 1798-1804 (2004)
• [Publications] Alexsandro Santos Costa, Toyoko Imae: "Complexation of Dendrimer-protected Silver Nanoparticles with Hydrotalcite"Transactions of the Materials Research Society of Japan. (In press). (2004)