2016 Fiscal Year Research-status Report
メソ孔開閉機能を有する拡大メソポーラス中空多孔質ナノ粒子の創出と物質充填
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15K06560
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| Research Institution | Kochi University of Technology |
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Principal Investigator |
小廣 和哉 高知工科大学, 環境理工学群, 教授 (60170370)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大谷 政孝 高知工科大学, 環境理工学群, 講師 (20585004)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | チタニア－シリカ複合 / チタニア－酸化亜鉛複合 / チタニア－アルミナ複合 / 球状多孔質粒子 / ナノ粒子集合体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、世界に先駆けて確立した中空球状多孔質チタニアナノ粒子合成法の知見をもとに、新たな応用展開が期待されるシリカ、酸化亜鉛、アルミナ、ジルコニア、セリア等にこの方法論を展開し、各種の中空球状多孔質ナノ粒子集合体の汎用的ワンポット単工程合成法を開発している。平成２７年度から２８年度の間に、チタニアと他の金属酸化物と複合化した複合中空多孔質球状金属酸化物ナノ粒子集合体のワンポット合成法を確立した。すなわち、アルコキシチタン、酢酸亜鉛、およびアルコキシアルミニウムを反応前駆体とし、チタニア－シリカ系、チタニア－酸化亜鉛系、およびチタニア－アルミナ系複合中空多孔質球状ナノ粒子集合体の一段階合成に成功した。さらに、複合粒子中のチタニア/シリカ比、チタニア/酸化亜鉛比、あるいはチタニア/アルミナ比は、反応前駆体溶液中の対応する前駆体の混合比を変えるだけで自在にコントロールできることを明らかにした。また、チタニア－シリカ系ナノ粒子集合体では、前駆体にアルキルアルコキシシランを用いることで、一段階反応で、粒子集合体表面がアルキル化されたチタニア－シリカ系複合中空多孔質球状ナノ粒子集合体を得ることに成功した。このアルキル化チタニア－シリカ系複合中空多孔質球状ナノ粒子集合体は非極性溶媒であるヘキサンやトルエンに良好な分散性を示した。さらに、チタニア中空多孔質球状ナノ粒子集合体表面をポリマー修飾することにも成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初目標にしていたシリカ、酸化亜鉛、ジルコニア、セリア等の中空ナノ粒子のワンポット単工程合成方法に関して、それら単体からなる粒子集合体の中空粒子化には未だ成功していない。しかし、チタニアが混じることで、シリカ、酸化亜鉛、アルミナは容易に中空多孔質球状粒子化した。しかも、その混合比は、用いる前駆体溶液中の前駆体の混合比で決定されることを見出した。また、チタニア－シリカ系ナノ粒子集合体では、前駆体にアルキルアルコキシシランを用いることで、一段階反応で、粒子集合体表面がアルキル化されたチタニア－シリカ系複合中空多孔質球状ナノ粒子集合体を得た。さらに、表面のアルキル化の程度により、これらナノ粒子集合体の溶媒への粒子分散性をコントロールできた。また、ジルコニア－セリア複合系では、両方が結晶格子レベルで均一に混交した形状の粒子集合体(均一混合粒子)、領域を作りながら混じった形状の粒子集合体(ドメイン混合粒子)、さらには中心と外とが異なる形状の粒子集合体（コア－シェル型粒子）を作り分けることに成功した。このように、各種粒子集合体の合成法を確立した。
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| Strategy for Future Research Activity |
チタニア－アルミナ系複合中空多孔質球状ナノ粒子集合体を酸処理することでアルミナを溶かし、中空粒子の内外を繋ぐ多孔質殻の細孔を拡大することに成功している。これにより、当初から目的としている、中空粒子の内孔内への物質充填および物質徐放性の検証を行う予定である。具体的には、薬剤や色素等を多孔質殻細孔あるいは中空粒子内孔内へ高効率で導入するための手法を確立し、取り込まれた化合物の挙動や安定性等の基礎物性を解明する予定である。
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| Causes of Carryover |
計画時予定していた示差熱・熱重量同時測定装置が別予算により本学に導入され、新たに購入の必要がなくなったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
SUS316反応管、ガラス器具、試薬購入、旅費に使う予定である。
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