2012 Fiscal Year Annual Research Report
Preparation of Element-blocks by Utilizing Transition Metal Oxide Nanoparticles
| Project Area | Creation of Element-Block Polymer Materials |
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| Project/Area Number |
24102002
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
菅原 義之 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (50196698)
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| Project Period (FY) |
2012-06-28 – 2017-03-31
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| Keywords | 遷移金属酸化物 / ナノ粒子 / 二酸化チタン / 元素ブロック / 有機ホスホン酸 / 表面修飾 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
遷移金属酸化物は遷移金属イオンの電子配置、遷移金属イオンの結晶構造中での配列、遷移金属イオン間の相互作用などに由来する様々な性質を示す。一方、遷移金属酸化物ナノ構造体は、適切な分散媒を用いることにより透光性を示すことに加え、量子サイズ効果によりバルクの酸化物とは異なる性質を示すことから盛んに研究されている。本研究では、遷移金属の単純酸化物や複合酸化物のナノ粒子及び遷移金属を含むナノ粒子を対象とした表面修飾技術を発展させるとともに、重合可能な官能基の導入とその反応性の調査を行うことを最終的な目的とする。
本年度は、市販の二酸化チタンナノ粒子の水分散液を用い、有機ホスホン酸修飾により、二酸化チタンナノ粒子を元素ブロック化する手法について検討した。有機ホスホン酸は水と反応せず、また同一分子間の縮合反応も進行しにくいことから、二酸化チタンナノ粒子水分散液を用いた修飾に用いる有機分子として適切であるが、溶媒は水から有機溶媒に置換してから修飾を行うことが望ましい。そこで、N-メチルホルムアミド（NMF）を添加した後、水を蒸留で除去し、二酸化チタンナノ粒子をNMF中に分散させた。その後、NMFに溶解したn-オクチルホスホン酸を加え、80#730;Cで24時間処理を行い二酸化チタンナノ粒子の表面修飾を行った。
生成物の赤外吸収スペクトルでは、CH伸縮振動とCH変角振動による吸収帯が現れており、生成物中にn-オクチル基が存在することが示された。一方、生成物の固体31P MAS NMR測定では、シグナルが27 ppmに現れており、n-オクチルホスホン酸のシグナル（38.0 ppm）から大きくシフトしていた。これらの結果から、二酸化チタンナノ粒子の水分散液を用いて、n-オクチルホスホン酸基を二酸化チタンナノ粒子表面に導入できたことがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究は、1）遷移金属単純酸化物ナノ粒子への有機ホスホン酸などの分子による表面修飾技術の開発、 ２）遷移金属単純酸化物ナノ粒子への重合可能な官能基の導入による元素ブロック作製、３）遷移金属複合酸化物での元素ブロック作製を検討する計画である。昨年度は二酸化チタンを用いた表面修飾技術を獲得できており、順調な推移と考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２５年度は、前年度の結果に基づき、二酸化チタンへの重合可能な官能基の導入と、二酸化チタン以外のナノ粒子やナノシートの元素ブロック化への展開を試みる。ホスホン酸に加えて、イソシアナートやリン酸エステルを用いた表面修飾も検討する。
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Research Products
(4 results)
