規則化メソ孔を有する結晶性チタン酸バリウム自立膜の液相界面合成

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12750607
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 下岡 弘和 九州工業大学, 工学部・物質工学科, 助手 (50253555)
• Keywords: ゾル-ゲル法 / チタン酸バリウム / 自立膜 / 気-液界面 / 周期的メソ孔 / 室温合成 / ナノ構造 / 高濃度前駆体溶液

Research Abstract

本研究では,ナノスケールにおける新規組織・形態制御技術の開拓を目指し,金属アルコキシド分子,あるいはそれを加水分解して生成したBa-TiO_6クラスター(BaイオンとTi(OR)_x(OH)_y(OTi)_z(x+y+z=6)からなるクラスター)を液相界面に形成した分子鋳型に沿っての自己組織化させ,規則化メソ孔を有するBaTiO_3自立膜の作製を試みる.これまでに,Ba-TiO_6クラスターを気-液界面の2次元面内で自己組織化させナノ構造BaTiO_3自立膜の合成に成功している^<2)>.本年度に得られた成果を次に示す.
1.自己組織化の制御のために最も必要な情報である,高濃度アルコキシド溶液内における金属アルコキシドの前駆体分子構造を明らかにした^<3)>.高濃度溶液内では,メタノールおよび2-メトキシエタノール混合溶媒と配位子交換反応,キレート形成反応により,BN/Ti=1で分子内にTiO_6八面体構造を有するヘテロ二金属アルコキシドBa(OMe)_4(OEt)(OEeOMe)が生成する.高濃度溶液内におけるイオン解離は極めて低かった.加水分解によるアルコキシ基の除去と重縮合反応でBaTiO_3へ結晶化しやすい理由が前駆体分子の構造の観点から明らかになった.
2.Ba-TiO_6クラスターが自己組織化して形成したゲル中に存在するメソ孔が,焼結過程においてどのように収縮するか,バルクセラミックスを用いる実験から明らかにした^<1)>.メソ孔は焼成過程において粗大化せず,メソ孔が残ったままで透光性を示すBaTiO_3焼結組織が得られた.このことから,周期的メソ孔を保持した自立焼結膜を原理的に得ることができることが明らかとなった.

Research Products

• [Publications] H.Shimooka: "Preparation of Translucent Barium Titanate Ceramics from Sol-Gel Derived Transparent Monolithic Gels"Journal of Materials Chemistry. 10・7. 1511-1512 (2000)
• [Publications] H.Shimooka: "Synthesis of Free-standing Crystalline Barium Titanate Films at Vapor/Liquid or Liquid/Liquid Interface"Journal of Sol-Gel Science and Technology. 19. 749-752 (2000)
• [Publications] 下岡弘和: "メタノール/2-メトキシエタノール混合溶媒を用いて合成した高濃度Ba、Tiアルコキシド溶液中におけるヘテロ二金属アルコキシドの構造"日本セラミックス協会学術論文誌. 109・1. 60-65 (2001)