2015 Fiscal Year Research-status Report
表面官能基化した単分散ナノ粒子の重合による細孔性固体の合成と多孔質膜への応用
| Project/Area Number |
15K05640
|
|---|
| Research Institution | Yokohama National University |
|---|
Principal Investigator |
吉武 英昭 横浜国立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20230716)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | mesoporous materails / silane |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
We applied a direct synthesis using tetraethyl orthosilicate (TEOS) and reactive organosilanes and a grafting of the organosilanes on monodisperse silica (d = 20 nm). The organosilanes we used were n-(6-aminohexyl)aminopropyltrimethoxysilane (AHP-TMS), 3-isocyanatopropyltriethoxysilane (CP-TES) and (3-glycidyloxypropyl)trimethoxysilane (GP-TMS). Since the organic group, AHP, of the first silane can react with those of the last two, CP and GP, AHP-modified silica nanoparticles, AHP-silica, were mixed with CP-modified or GP-modified silica nanoparticles, CP-silica and GP-silica, respectively, and gently grinded by a pestle on the mortar.
In the pore size distributions of AHP-silica and CP-silica prepared by direct synthesis as well as those after the reaction of these two functionalized silica particles, a broad peak is found at 23 nm for AHP-silica, while at 13 nm for CP-silica. However, after the mixing reaction, the distribution becomes narrow and the peak appears at 8 nm. If AHP-silica and CP-silica are physically mixed, the pore does not become narrower than the smaller one (13 nm). The peak shift implies selective distribution of CP-silica around AHP-silica and shortening the organic chains. In the pore size distributions of GP-silica and the solid after the mixing reaction with AHP-silica. GP-silica provides no peak in the meso region. However, a prominent peak emerges at 13 nm after the mixing reaction. This is, again, the porous structure that does not appear by physical mixing.
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の核となる部分は、シリカ微粒子同士が表面の官能基間の反応を通じて重合、多孔性物質を調製するという新奇な無機固体の合成法の開発については、成功したと判断している。このための証拠は複数得られている。またこの官能基間反応の種類も複数で可能であることを示した。したがって研究の第一段階は超えたものと判断できる。一方で、得られる固体物質の構造規則性に関しては、不満を持っている。合成法が注目されるためには、この点の改良が必要である。
|
| Strategy for Future Research Activity |
シリカ粒子の表面被覆率、混合方法、反応方法を検討し、より構造規則性が多孔質物質が得られるよう合成方法を最適化する。一方で、物理化学的な分析方法により、シリカ微粒子同士が表面の官能基間の反応を通じて重合しているという実験的証拠をさらに得る。
この後、単分散シリカの粒径を変化させ、様々な多孔性物質を調製する。常に考えるべきは、２種の官能基A, B間の反応を通じた重合であり、これにより２種の単分散シリカ粒子の交互重合を行うという点である。この方法は、表面反応による重合を確実にするものであり、構造多様性を求める上でも都合が良い。表面被覆するシランは、n-(6-aminohexyl)aminopropyltrimethoxysilane (AHP-TMS)に対して、 3-isocyanatopropyltriethoxysilane (CP-TES) と (3-glycidyloxypropyl)trimethoxysilane (GP-TMS)を組み合わせるのが、やはり効率の上で有利だと考えているが、他のシランも試す必要がある。
|
