静電噴霧熱分解法による金属硫化物半導体微粒子の直接合成

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05650750
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 奥山 喜久夫 広島大学, 工学部, 教授 (00101197)
• Keywords: 静電噴霧 / 金属硫化物 / 半導体微粒子 / 熱分解 / 機能性微粒子 / 液滴

Research Abstract

ZnS,CdSのような金属硫化物の半導体微粒子は、螢光物質、液晶の材料、CO_2ガスなどの光還元触媒用の機能性材料として非常に注目されている。しかも粒子のサイズが0.1μm以下の超微粒子となると非常に有用となることがわかっており、本研究では、噴霧熱分解法によるZnSおよびCdSの微粒子の製造を試みた。噴霧熱分解法で、現在用いられている噴霧法としては、二流体ノズル、超音波の利用が一般的であるが、いずれの場合にも液滴の大きさを10μm以下とすることができないために、静電気を利用した噴霧法を用い、微小液滴を発生させることを試み、以下のような結果を得た。
1)ノズルとして内径が0.1〜1mmのノズルに金属硝酸塩およびチオウレアのプリカーサーを含む液をポンプにより一定流量で送り込み、ノズルに10kV程度の直流電圧をかけ、噴霧液を静電噴霧させる噴霧装置を作製した。実験では、液の種類をアセトン、エタノールおよびエチレングリコールと変えたところ、テイラーコーン状の理想的な噴霧が得られる操作条件が明かとなった。
2)噴霧した液滴の個数濃度および粒径の分布を凝縮核計数器およびモビリティーアナライザー法を用いて測定したところ、エチレングリコールでは、他の2つに比べて粘度が高いためにティラーコーン形成されるのに高い電圧が必要になり、電圧による液滴の個数濃度の変化は他の場合に比くらべ急激に増加することが明かとなった。
3)生成された液滴を管状型の電気炉に流し熱分解反応させたところ、金属硫化物の微粒子が直接合成されていることが明かとなった。

Research Products

• [Publications] 奥山喜久夫: "気相プロセスによる超微粒子の製造における粒子の微細制御" ケミカルエンジニヤリング. 22-27 (1993)
• [Publications] OKUYAMA: "Size-Dependence of Properties of Superconducting Bi-Ca-Sr-Cu-O Fine Particles Prepared by Spray-Pyrolysis Method" J.Material Sci.:Materials in Electronics. (印刷中).