ナノ超微粒子の特異機能を発現する複合機能材料のプロセシング

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12450311
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 駒沢 勲 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (40029476)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 白石 康浩 大阪大学, 太陽エネルギー化学研究センター, 助手 ; 平井 隆之 大阪大学, 太陽エネルギー化学研究センター, 教授 (80208800)
• Keywords: ナノ粒子 / 逆ミセル / 量子サイズ効果 / 光触媒 / 複合材料 / 光化学反応 / 水素製造 / メソポーラスシリカ

Research Abstract

1.機能性ポリマー粒子を用いるナノ超微粒子のプロセシング技術の開発と複合機能材料の創製
チオール基で修飾した球形ポリスチレン微粒子を合成し、CdSナノ粒子を合成した逆ミセル溶液にこの担体を添加・攪拌することによって簡便にCdSナノ粒子を回収し担体表面に固定化した。しかし、この複合材料を光触媒材料として用いるためには、光照射よるCdSナノ粒子の凝集を抑制する必要がある。そこで、複合粒子の表面をポリチオウレタンでコーティングする手法を開発し、光照射に対するナノ粒子の凝集抑制が可能であり、安定な光触媒活性を示す光触媒材料の調製法として有用であることを示した。
2.機能性無機担体を用いるナノ超微粒子のプロセシング技術の開発と複合機能材料の創製
メソ細孔をもつメソポーラスシリカをチオール基で修飾した担体を合成し、この担体をCdSナノ粒子を含む逆ミセル溶液に添加・攪拌することで細孔中にナノ粒子を固定化した複合材料を合成した。サイズ選択的にナノ粒子の固定化が起こることを明らかにした。合成した複合材料の水の光分解に対する光触媒活性を調べ、細孔径の大きいメソポーラスシリカ担体において触媒活性が高いことを明らかにした。
3.高機能光触媒複合材料の創製
カルボン酸基をもつチオールで表面修飾したCdSナノ粒子を二酸化チタン担体粒子上に固定化した。この複合光触媒においては、可視光の照射で光励起されたCdSナノ粒子上の電子が二酸化チタン上に移動し、水の光還元に用いられるという光触媒反応機構が起こることを提案し、光励起されたCdSにおける効率のよい電荷分離が高い光触媒活性をもたらすことを示した。

Research Products

• [Publications] T.Hirai, H.Okubo, I.Komasawa: "Incorporation of CdS Nanoparticles Formed in Reverse Micelles into Mesoporous Silica"Journal of Colloid and Interface Science. 235(2). 358-364 (2001)
• [Publications] 平井隆之, 駒沢勲: "逆ミセル系で調製した半導体ナノ粒子のプロセシングと光機能材料の創製"化学工学論文集. 27(3). 291-302 (2001)
• [Publications] T.Hirai, T.Saito, I.Komasawa: "Stabilization of CdS Nanoparticles Immobilized on Thiol-Modified Polystyrene Particles by Encapsulation with Polythiourethane"The Journal of Physical Chemistry, B. 105(40). 9711-9714 (2001)
• [Publications] T.Hirai, K.Suzuki, I.Komasawa: "Preparation and Photocatalytic Properties of Composite CdS Nanoparticles-Titanium Dioxide Particles"Journal of Colloid and Interface Science. 244(2). 262-265 (2001)
• [Publications] 平井隆之, 大久保博則, 駒沢勲: "メソポーラスシリカ細孔へのCdSナノ粒子のサイズ選択的固定化と機能発現"化学工学シンポジウムシリーズ. 76. 55-62 (2001)