2015 Fiscal Year Research-status Report

アモルファスを起点とするマンガン酸化物ナノ粒子ライブラリの構築とその応用

Research Project

Project/Area Number	15K17835
Research Institution	Kinki University
Principal Investigator	副島哲朗近畿大学, 理工学部, 講師 (40512695)
Project Period (FY)	2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords	酸化マンガン / ナノ粒子 / 複合体 / アモルファス
Outline of Annual Research Achievements	アモルファスマンガン酸化物を起点とする手法を用いることによって，以下のような成果が得られた。・マンガンと異種金属かなら複合酸化物ナノ粒子の合成／アモルファスマンガン酸化物が形成されるのと同時に，亜鉛，ニッケル，ストロンチウム，鉄，カルシウムの金属塩を添加し，得られた沈殿物を焼成することによって，ZnMn2O4，NiMn2O4，SrMnO3，FeMnO3，CaMnO3の複合ナノ粒子が得られることが，XRD，ESCA，SEM，TEMおよびTEM-EDS測定による元素マッピング測定からわかった。また，コバルト，銅，ランタンの金属塩を同様にして添加することによって，MnCo2O4，CuMn2O4，LaMnO3とMn2O3などの酸化マンガンの複合ナノ粒子が得られることがわかった。・酸化マンガンと異種の無機ナノ粒子からなる複合体の合成／アモルファスマンガン酸化物が形成されるのと同時に，ZrO2，In2O3，TiO2，Al2O3，Nd2O3，Co3O4の金属酸化物を添加し，得られた沈殿物を焼成することによって，それぞれの金属酸化物とマンガン酸化物の複合体が合成できていることを示唆する結果が得られた。ただし，EDSの元素マッピング測定における検出元素種において，測定用試料棒やグリッドに含まれる元素が上記の金属酸化物とかぶってしまい，今のところ完全な分析には至っていない。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本研究の最大の目的は，アモルファスマンガン酸化物を起点とする手法を用いることによって，網羅的にマンガン酸化物に関連する複合体ナノ材料を合成することである。このような観点では，初年度ですでに各種複合ナノ粒子が得られたことは評価できる。現在の問題点としては，１．酸化マンガンと異種の無機ナノ粒子複合体において，その定性分析が詳細に行われていないこと，２．再現性に多少難がある，３．応用に関する知見が全く得られていない，ということが挙げられる。
Strategy for Future Research Activity	【現在までの進捗状況】でも述べたように，得られた複合材料の定性分析の課題として，EDSの元素マッピングがある。これについては，本所属施設にある透過型電子顕微鏡JEM-2100Fのメーカーである日本電子と，課題解決に向けて現在協議しており，分析機器側の工夫による解決できる可能性がある。それらが不可能な場合は，結晶格子縞の詳細な観察など，別の手法を駆使して定性分析を行う予定としている。また，再現性の問題については，実験操作の見直し，反応容器および原料となる試薬のメーカー変更について検討するなどして，一定の化合物が得られるように工夫する。これらと並行して，得られたナノ材料群について，電気化学的な水素発生反応（CaMnO3などについて）や有機反応における触媒活性など，機能発現に関する研究を行う予定としている。また，マンガンと異種金属（Z）の複合体合成時に，別の金属酸化物や金属ナノ粒子（X）を混在させ，ZMnOy-X接合型ナノ粒子を合成可能かについて検討する。
Causes of Carryover	研究がある程度順調に進んでいることもあり，次年度は，その機能評価により重点を行う予定としている。その場合は，回転電極ならびにその他高価な電極材料が多く必要となる。そこで，できるだけ平成27年度での使用を減らした。
Expenditure Plan for Carryover Budget	当初の申請通り，北斗電工製の回転電極一式を購入し，酸素発生や酸素還元反応における電気化学的な活性評価を行う予定としている。なお，同時に対極として白金電極などを購入予定としている。ただし，酸素発生等を評価するために，ガスクロマトグラフィーや，光触媒材料として非常に有望であるという知見が得られるようであれば，光源などの購入に変更する可能性がある。