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Synthesis, structure and properties of functionalized mesoporous hybrid materials

Research Project

Project/Area Number 18F18768
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field Functional solid state chemistry
Research InstitutionGunma University

Principal Investigator

海野 雅史  群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (20251126)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) VELIKOVA NINA  群馬大学, 大学院理工学府, 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2018-11-09 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2020: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2018: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Keywordsゾル-ゲル化学 / ハイブリッド材料 / 機能材料化学 / Sol-gel / hybrid materials / multishell nanoparticles / mesopores / silsesquioxane / functional groups / ソルーゲル / メソポア / シルセスキオキサン
Outline of Annual Research Achievements

ゾル-ゲル化学で合成できる材料は多岐にわたるが、本研究では特にメソポーラス(中程度の空孔を有する)有機-無機ハイブリッド材料に様々な官能基を組み込むことで新しい機能を見出すことを目的とした。具体的な取り組みとして、異なった置換基、反応条件の違いによる材料の構造やモホロジーの違い、さらに材料の吸着能特性に注目した。
まず、2つの異なった置換基または鎖長を有するシルセスキオキサンにテトラエトキシシラン(TEOS)を混合し、ゾル-ゲル条件で縮合させた。ヘキサデシルアンモニウムブロミド(CTAB)を空孔生成物質として共存させ、塩基性条件で反応を行った。これにより、多層構造を有するメソポーラスハイブリッドナノ粒子が得られる。酸性条件下での合成では空孔形状が揃わなかった。更に空孔形状を向上させるため、メシチレンとKClを用いた。テンプレートを除くために塩酸の1%アルコール溶液を用いて洗浄した。
材料の構造とモホロジーに影響する要因を調べるため、以下の点について調査を行った。(1)原料を加える順序(2)界面活性剤を抽出する方法(3)シラノール前駆体の量(TEOS)(4)置換基の種類(5)シルセスキオキサン前駆体の濃度(6)官能基の数と有機部位の鎖長
得られた材料については、以下の分析機器を用い構造とモホロジーを決定した。SEM、TEM/TEM-EDX、固体NMR(29Si、13C、1H)、窒素吸着分析と空孔分布(BET、PSD)、FT-IR、小角X線回折(SAXS)、熱分析(DTA/TG-MS)、X線蛍光分析(XPS)。これらの測定により、以下の結果が得られた。(1)合成したすべての材料は均一なメソポーラス構造を有する2官能性の有機-無機ハイブリッド材料であった。(2)1から5の条件により、テクスチャ特性、マイクロ孔サイズ、CO2吸着において変化が見られた。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2020 2018 Other

All Int'l Joint Research (4 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Int'l Joint Research] ブルガリア科学アカデミー(ブルガリア)

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] モンペリエ国立高等化学大学院(フランス)

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] Institut Charles Gerhardt Montpellier(フランス)

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] Bulgarian Academy of Sciences(ブルガリア)

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] AMINE FUNCTIONALIZED MESOPOROUS HYBRID MATERIALS: INFLUENCE OF THE REACTION CONDITIONS ON THE TEXTURAL CHARACTERISTICS AND CO2 SORPTION2020

    • Author(s)
      Nina Velikova and Ivanka Spassova
    • Organizer
      International Conference on Advanced Materials Science and Engineering
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Amine functionalized mesoporous hybrid materials: influence of the reaction conditions on the textural characteristics and CO2 sorption2020

    • Author(s)
      Nina Velikova, Ivanka Spassova
    • Organizer
      International conference on Advanced Materials Science and Engineering (AMSE 2020)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Mesoporous Silica Materials in the System Tetraethylortosilicate: Bis[(3-trimethoxysilyl)propyl]amine: Synthesis and CO2 Sorption2018

    • Author(s)
      Nina Velikova and Ivanka Spassova
    • Organizer
      The 6th International Symposium of Gunma University Initiative for Advanced Reserach
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-11-12   Modified: 2024-03-26  

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