2019 Fiscal Year Research-status Report
無機微粒子内包ポリマーカプセルのワンポット作製法の開発
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17K05975
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
鈴木 登代子 神戸大学, 工学研究科, 助教 (40314504)
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2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ポリマーカプセル / 金ナノ粒子 / ダブルエマルション / 触媒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，シリカの前駆体であるテトラエトキシシラン（TEOS）を内包したポリマーカプセル内にてゾルゲル反応を進行させることによるシリカ粒子内包カプセル作製法を確立させ，さらに他の金属粒子内包系へと発展させることを目的としている。初年度は，カプセル内ゾルゲル反応によるシリカ粒子内包カプセル作製法を確立することに特に注力した。2年目の昨年度は，内包金属としては，有機合成反応において最も良く用いられている金属触媒の一つであるパラジウム（Pd）を含む系への適用範囲拡大に取組んだ。3年目の本年度は特に，金ナノ粒子含有ポリマーカプセルの作製に取り組んだ。金属微粒子の出発物質は水溶性塩がほとんどであるため，塩水溶液を内包したポリマーカプセルの作製から着手したが，ゲル粒子は作製されるものの，カプセル状の生成物を得ることはできなかった。そこで，塩化金酸水溶液の滴を複数含んだモノマー滴（ダブルエマルション）を用いた。水媒体中，カプセルの中に多数の水を含んだ小カプセルが得られた。内部の中空粒子の内壁を拡大観察すると，粒径100 nm程の金ナノ粒子がそれぞれの小カプセルに多数存在していた。重合前の懸濁滴は，塩化金酸水溶液由来の黄色であったが，重合を行うと金ナノ粒子由来の赤紫色に変化したことから，理由は明らかでないものの，重合中に塩化金酸水溶液が還元され，金ナノ粒子が生成したと考えられた。得られたカプセルを用いて，4-ニトロフェノールの還元を行うと，400 nm付近の4-ニトロフェノキシド由来の吸収が，反応開始5分で消失し，生成物である4-アミノフェノキシド由来の新しいピークが290nmに観測されたことから，触媒脳を有する金ナノ粒子内包カプセルを一段階の重合により作製できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
申請者が別途採択された科研費（国際強化）の研究遂行のため長期海外出張（2017.6-2018.7）した。その間も本課題研究は，スカイプを用いて学生とミーティングをしながら，研究遂行に取り組んできたが，その進捗状況は申請計画予定よりもやや遅れている。2019年度は精力的に研究を進めたが，遂行予定課題の1つであった，カプセル壁の網目構造の大きさの影響を検討するために欠かせない機器（GPC）が故障し，修理に時間を要したことも問題であった。（GPCは修理できずに，新しいものを購入し，その金額の一部を本科研費からも支出した）そのために，期間延長申請を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
延長した本年度は，カプセル壁の網目構造の大きさ（架橋密度）の影響について，検討を行う。
１） TEOS内包カプセルのカプセル壁厚み及び架橋密度（カプセル壁の網目構造の大きさ）を増減させて，カプセルの作製を行ない，生成するシリカ粒子のモルフォロジィに対する影響を検討する。
２）触媒活性能の発現とその評価：作製されたカプセルを用いて，触媒反応性（例えばPd内包系ならば鈴木宮浦カップリング等の有機反応）を行う。特に，ポリマーカプセルという閉ざされた空間性の効能（カプセル壁の架橋構造の網目が分子ふるい効果を示す可能性あり），触媒となる金属粒子の形状による比較を行う。
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| Causes of Carryover |
遂行予定課題の1つであった，カプセル壁の網目構造の大きさの影響を検討するために欠かせない機器（GPC）が故障し，修理に時間を要した（結果，修理できず，新規に購入した）期間内に検討を終えることができなかった。そのために，期間延長申請を行った
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