2016 Fiscal Year Research-status Report
超臨界二酸化炭素中における異種元素ドープ窒化鉄ナノ粒子の低温合成と安定性改善
| Project/Area Number |
15K14215
|
|---|
| Research Institution | Osaka Prefecture University |
|---|
Principal Investigator |
齊藤 丈靖 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70274503)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | 超臨界二酸化炭素 / 超微粒子 / 磁性体 / レアメタルフリー |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
Fe源にFe(acac)3、Fe(Cp)2を、N源に25％アンモニア水、ヒドラジン一水和物、N,N-ジメチルヒドラジン、70％エチルアミン水溶液、40％メチルアミン水溶液を用いて反応を行った。外熱型バッチ式反応器内のPFA容器に原料を入れ、液化CO2を反応器に導入し、所定の温度・圧力まで加熱した。設定温度に到達以後を反応時間とした。温度は180～220℃、圧力は9～13MPaで変化させた。生成物は真空乾燥しN源を除去した。生成物の結晶構造をXRD、表面形態をFE-SEMを用いてそれぞれ評価した。
2種のFe源と5種のN源による10通りの組み合わせで試料を作製した。Fe(acac)3の場合、原料と酸化物のピークが得られた。一方、Fe(Cp)2の場合、アンモニアとメチルアミンの組合せで窒化物が得られた。Fe16N2のピークを含み、原料由来のピークが少ないFe(Cp)2とメチルアミンの組合せが最もFe16N2生成に適していると考えられる。
Fe(Cp)2とメチルアミンを用いて、圧力9 MPaで温度を変えて作製した。由来が明確なFe2O3とFe16N2のピーク各3本を用いて強度比をとり、「Fe16N2比」を計算したところ、Fe16N2比は200℃で最大であり、より多くの目的物が得られたと言える。続いて、200℃で圧力を変化させた。Fe16N2比は圧力依存は小さい。以上より、200℃、13MPaが適した条件であると考えられる。
Fe(Cp)2とメチルアミンの組合せ、200℃、13 MPaで反応時間を1.5～5hまで変えたところ、5 hでは高次の酸化物や窒化物のピークが生じていた。反応の長時間化で酸化が進行し、酸化物ピークが強くなったと考えられる。また、準安定相のFe16N2が時間経過に伴い分解したためと推測される。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
リークが生じない安価な実験装置の作成に手間取ったが、原料の組み合わせのスクリーニングによって目的生成物が獲得できたのは大きな成果である。実験結果自体はやっと計画の70%くらいのところまで到達できたので、今後、暫く高純度化と粒子形態の評価に取りかかる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
原料の組み合わせのスクリーニングによって目的生成物が獲得できたため、未反応原料を低減するための原料比率の変更、酸化防止のための非水系へ変更、という二つの実験を進める。
また、微粒子の結晶形態の評価、構造解析、物性評価を進めていく。
|
| Causes of Carryover |
１年目の遅れを多少挽回することが出来、やっと当初計画の７０％程度まで到達できたので、暫く研究を継続して、生成物の高純度化と構造解析・物性評価を進めたい。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
物質・材料研究機構のナノテクプラットフォームによる透過電子顕微鏡観察、奈良先端大学ののナノテクプラットフォームによるX線光電子分光による組成解析に予算を充当することを考えている。
|
