2017 Fiscal Year Annual Research Report
Polymerization of surface-functionalized monodisperse nanoparticles and synthesis of porous solids
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15K05640
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
吉武 英昭 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (20230716)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 粉体混合 / メソ細孔性物質 / 表面反応 / 固体反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
サブミクロン領域の異径単分散粒子の混合を可能にする方法を開発した。
1サブミクロン領域で、機械的な粉体混合は困難であると考えられてきた。粒子が小さくなるに従い、固体中の原子の凝集エネルギーの総和に対して、表面エネルギーの総和が相対的に高くなるため、粒子間の接合が強くなり、再分散および他の粒子と均一な混合は困難になるためである。本研究では、一方の単分散シリカ粒子表面をグリシジルプロピル基、他方の単分散シリカ粒子表面をアミノへキシルアミノプロピル基で修飾、これら二つの官能基間反応を利用して、異種の単分散粒子を均一混合することに成功した。
混合の均一性は、走査電子顕微鏡観察、ラマン分光分析、窒素吸着により確認した。
粒径が100 nmと300 nmの非修飾シリカ粒子を機械混合した場合、新しい細孔構造は出現するものの、元の細孔構造が細孔径分布の上から明らかに確認できる。それ以下の粒径になると、混合後の細孔径分布は、混合前の細孔径分布の加重平均となる。一方、修飾シリカ粒子では20 nmと100 nmの混合でも、元の単分散粒子の細孔径分布のピークは消滅、新しい位置に細孔径のピークが出現した。ラマンスペクトルでは、三員環エーテルの振動が混合後、完全に消失し、それに代わってC-C-O対称伸縮が出現した。なお混合は乳鉢を用い、乳棒を用いて3分間人力で混和した。また細孔容積は拡大した。
しかしながら、一方が10 nmのシリカ微粒子が関係する混合の場合、同様の修飾を行っても混合前の細孔径分布のピークが強く残る。これは表面エネルギーが大きすぎたためであると考えられる。本研究により、機械混合が可能なシリカの粒子径を一桁以上小さくできることが明らかになった。
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Research Products
(2 results)
