ポリオールプロセスを用いた多目的用均一粒径ナノ粒子合成技術の確立

• Project/Area Number: 17201021
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Nanostructural science
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: B Jeyadevan (JEYADEVAN BALACHANDRAN / B. JEYADEVAN) Tohoku University, 大学院・環境科学研究科, 教授 (80261593)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 角田 匡清 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (80250702) ; 篠田 弘造 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (10311549) ; 佐藤 義倫 東北大学, 大学院・環境科学研究科, 助教 (30374995) ; 田路 和幸 東北大学, 大学院・環境科学研究科, 教授 (10175474) ; 松本 高利 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (50343041)
• Project Period (FY): 2005 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥47,190,000 (Direct Cost: ¥36,300,000、Indirect Cost: ¥10,890,000); Fiscal Year 2007: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2006: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2005: ¥36,920,000 (Direct Cost: ¥28,400,000、Indirect Cost: ¥8,520,000)
• Keywords: ポリオールプロセス / 金属ナノ粒子 / 合金ナノ粒子 / 磁性ナノ粒子 / 組成制御 / ソフト磁性粒子 / 化学合成 / 電波吸収体 / サイズ制御

Research Abstract

本研究における具体的な研究開発要素は、ポリオールプロセスにおけるナノ粒子の化学合成プロセスの機構解明とそれに基づくナノ粒子の組成・構造の精密制御プロセスの確立し、様々な目的にあったナノ粒子の材料設計ならびに単分散ナノ粒子の製造を行うものである。その目的の達成を目指して次の項目について研究を行った。
1.ポリオールプロセスの反応機構解明-X線吸収微細構造測定および紫外可視光吸収分光法を用い、コバルト粒子生成系を対象として本プロセスの反応機構解明を試みた。
2.反応速度の促進-ポリオールプロセスの反応速度の促進あるいは制御が得られる精製物質の物性、たとえば粒子サイズ、結晶構造などの制御に必要不可欠である。したがって、反応速度に影響及ぼす因子であるポリオール類意、金属塩類、反応促進剤などの有効性について検討した。ポリオール類の還元力の評価において分子軌道法および電気化学手法を用いた評価し、有効性を実験的に確認した。また、金属塩類や反応促進剤についても実験的な検討を行った。
3.金属及び合金ナノ粒子の合成-ポリオールプロセスを用いた合成においてはじめて純粋なFe及びFeCoナノ粒子の合成に成功した。また、導電性ナノ粒子合成においても銀および銅ナノ粒子の合成やそれらの酸化安定性に優れた被覆膜形成技術の開発に成功した。
4.金属および合金応用技術開発-20nm以下のFeCo合金微粒子の合成に成功しそれら高周波特性を評価しFeCo微粒子はGHz帯での周波数応答を示し、電磁波吸収体用材料としてのポテンシャルを確認した。また、電極触媒としてのFePt微粒子の活性評価について-本プロセスにより作成したFePt微粒子の燃料電池用アノード触媒としの活性評価を行った結果、Ptと比較して高い耐CO被覆性が確認され、アノード触媒材料としての有用性が示された。

Research Products

• [Journal Article] Designed synthesis of cobalt and its alloys by polyol process (2007)
  • Author(s): R. J. Justin, T. Matsumoto, H. Takahashi, D. Kodama, K. Tohji, B. Jeyadevan
  • Journal Title: Journal of Solid State Chemistry 180 Pages: 3008-3018
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Evaluation of Polyol Reduction for wet synthesis of metal nanoparticles (2007)
  • Author(s): T. Matsumoto, K. Urakawa, R. J. Justin, K. Tohji, B. Jeyadevan
  • Journal Title: Electrochemistry 75 Pages: 969-975
  • NAID: 10019676006
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Influence of thermal annealing on the dielectric properties and electrical relaxation behavior in nanostructured CoFe_2O_4 ferrite (2007)
  • Author(s): N. Sivakumar, A. Narayanasamy, C. N. Chinnasamy, B. Jeyadevan
  • Journal Title: Journal of Physics - Condensed Matter 19
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Designed synthesis of cobalt and its alloys by polyol process (2007)
  • Author(s): R. J. Justin, T. Matsumoto, , H. Takahashi, D. Kodama, K. Tohji, B. Jeyadevan
  • Journal Title: Journal of Solid State Chemistry 180 Pages: 3008-3018
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Evaluation of Polyol Reducion for wet synthesis of metal nanoparticles (2007)
  • Author(s): T. Matsumoto, K. Urakawa, R. J. Justin, K. Tohji, B. Jeyadevan
  • Journal Title: Electrochemistry 75 Pages: 969-975
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Influence of thermal annealing on the dielectric properties and electrical relaxation behavior in nanostructured CoFe_2O_4 ferrite (2007)
  • Author(s): N. Sivakumar, A. Narayanasamy, C. N. Chinnasamy, B. Jeyadevan
  • Journal Title: Journal of Physics-Condensed Matter 19
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Polyol process for Fe- based hard (fct-FePt) and soft (FeCo) magnetic nanoparticles (2006)
  • Author(s): B.Jeyadevan, et al.
  • Journal Title: IEEE Transaction on Magnetics 42 Pages: 3030-3035
• [Journal Article] Chemical synthesis of Sub-micrometer to nanometre sized magnetic FeCo dice (2006)
  • Author(s): D.Kodama, et al.
  • Journal Title: Advanced Materials 18 Pages: 3154-3159
• [Journal Article] Synthesis and magnetic properties of the size-controlled Mn-Zn ferrite nanonarticles by oxidation method (2006)
  • Author(s): R.Justin Joseyphus
  • Journal Title: Journal of Physics and Chemistry of Solids 67 Pages: 1510-1517
• [Journal Article] Synthesis of Fe-Co Alloy Particles by Modified Polyol Process (2006)
  • Author(s): D.Kodama, et al.
  • Journal Title: IEEE Transaction on Magnetics 42 Pages: 2796-2798
• [Journal Article] Relation of the Number of Cross-Links and Mechanical Properties of Multi-Walled Carbon Nanotube Films Formed by a Dehydration Condensation Reaction (2006)
  • Author(s): S.Ogino, et al.
  • Journal Title: Journal of Physical Chemistry B 110 Pages: 23159-23163
• [Journal Article] Preparation and properties of ferromagnetic FePt dispersion (2005)
  • Author(s): K.Sato, B.Jeyadevan, K.Tohji
  • Journal Title: Journal of Magnetism and Magnetic Materials 289 Pages: 1-4
• [Journal Article] Structural and magnetic properties of monolayer film of CoPt nanoparticles synthesized by polyol process (2005)
  • Author(s): M.Mizuno, Y.Sasaki, B.Inoue, C.N.Chinnasamy, B.Jeyadevan, D.Hasegawa, T.Ogawa, M.Takahashi, K.Tohji, K.Sato, S.Hisano
  • Journal Title: Journal of Applied Physics 97(10J301)
• [Journal Article] Direct synthesis of Pt based L1_0 structured nanoparticles (2005)
  • Author(s): M.Takahashi, T.Ogawa, D.Hasegawa, B.Jeyadevan
  • Journal Title: Journal of Applied Physics 97(10J301)
• [Journal Article] Co-Zn ferrite nanoparticles for ferrofluid preparation : Study on magnetic properties (2005)
  • Author(s): R.Arulmurugan, G.Vaidyanathan, S.Sendhilnathan, B.Jeyadevan
  • Journal Title: Physica B 363 Pages: 225-231
• [Journal Article] Effect of zinc substitution on Co-Zn and Mn-Zn ferrite nanoparticles prepared by co-precipitation (2005)
  • Author(s): R.Arulmurugan, B.Jeyadevan, G.Vaidyanathan, S.Sendhilnathan
  • Journal Title: Journal of Magnetism and Magnetic Materials 288 Pages: 470-477
• [Journal Article] Effect of zinc substitution on Co-Zn and Mn-Zn ferrite nanoparticles prepared by co-precipitation (2005)
  • Author(s): R.Arulmurugan, B.Jeyadevan, G.Vaidyanathan.S.Sendhilnathan
  • Journal Title: Journal of Magnetism and Magnetic Materials 288 Pages: 470-477
• [Presentation] ポリオール法を用いた金属および合金ナノ粒子の最前線 (2008)
  • Author(s): バラチャンドラン ジャヤデワン
  • Organizer: 日本金属学会 (材料戦略セッション)
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2008-03-28
• [Presentation] ポリオール法を用いた金属および合金ナノ粒子の最前線 (2008)
  • Author(s): バラチャンドラン ジャヤデワン
  • Organizer: 日本金属学会 (材料戦略セッション
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2008-03-28
• [Book] “ナノ粒子の創製と応用展開"第2章7節 高保磁力酸化物・合金磁性ナノ粒子の合成と物性 (2008)
  • Author(s): バラチャンドラン ジャヤデワン
  • Publisher: フロンティア出版
• [Book] "ナノ粒子の創製と応用展開"第2章7節 高保磁力酸化物・合金磁性ナノ粒子の合成と物性 (2008)
  • Author(s): バラチャンドラン ジャヤデワン
  • Publisher: フロンティア出版
• [Book] 磁性ビーズのバイオ・環境技術への応用展開 (2006)
  • Author(s): B.Jeyadevan
  • Total Pages: 310
  • Publisher: 株式会社シーエムシー出版
• [Remarks]
  • URL: http://www2.kankyo.tohoku.ac.jp/jeya/jeya-lab/Index.html
• [Remarks]
  • URL: http://www2.kankyo.tohoku.ac.jp/jeya/jeya-lab/Index.html
• [Patent(Industrial Property Rights)] 有機物質で被覆された銀微粉の製法および銀微粉 (2007)
  • Inventor(s): 佐藤王高, ジャヤデワン
  • Industrial Property Rights Holder: DOWAエレクトロニクス(株), 国立大学法人東北大学
  • Filing Date: 2007-05-30
• [Patent(Industrial Property Rights)] 有機物質で被覆された銀微粉の製法および銀微粉 (2007)
  • Inventor(s): 佐藤王高、ジャヤデワン
  • Industrial Property Rights Holder: DOWAエレクトロニクス(株)/国立大学法人東北大学
  • Filing Date: 2007-05-30
• [Patent(Industrial Property Rights)] hcp構造をもつニッケル粉およびその製法 (2007)
  • Inventor(s): 田路和幸
  • Industrial Property Rights Holder: DOWAエレクトロニクス (株)/国立大学法人東北大学
  • Acquisition Date: 2007-07-27
• [Patent(Industrial Property Rights)] 液中分散性および耐食性に優れた銅粉並びにその製造法 (2006)
  • Inventor(s): (東北大学)田路和幸, バラチャンドラン ジャヤデワン, (DOWAエレクトロニクス(株))久枝穣
  • Industrial Property Rights Holder: DOWAエレクトロニクス(株)国立大学法人, 東北大学
  • Industrial Property Number: 2006-335445
  • Filing Date: 2006-12-13
• [Patent(Industrial Property Rights)] 金属磁性粉およびその製造法 (2006)
  • Inventor(s): 田路 和幸, バラチャンドラン ジャヤデワン, 佐藤 王高, 碇 和正
  • Industrial Property Rights Holder: 国立大学法人東北大学 同和鉱業株式会社
  • Industrial Property Number: 2006-001919
  • Filing Date: 2006-01-06