2019 Fiscal Year Annual Research Report
Functionalization of metalate nanosheets synthesized by bottom-up processes through the hybridization with organic compounds
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17K06014
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
伴 隆幸 岐阜大学, 工学部, 教授 (70273125)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ゾル-ゲル法 / ナノ材料 / 有機・無機ハイブリッド / 溶液化学 / 薄膜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
金属酸ナノシートは高い構造異方性をもつ二次元材料である。我々は金属酸ナノシートのボトムアップ合成法をこれまでに見出している。この合成法で得られるナノシートは面内サイズが小さい。つまり、表面積に対する縁の部分の長さの割合が大きい。そこで、ナノシートの縁に有機物を結合させて、可視光による有機物からナノシートへの電子励起を利用した光触媒へ応用することを検討した。その結果、実際に光触媒活性を示すことが分かり、特に、光増感作用を示す有機物を用いたときに活性が高いことも明らかになった。
また、我々が見出したボトムアップ合成法では、多くの金属酸ナノシートは強塩基性水溶液中で合成される。しかし、そのナノシートゾルを用いてコーティングにより薄膜を作製しようとした場合、基板の腐食が問題となる。これまでにチタノリン酸ナノシートが中性付近の非常に弱い塩基性条件下で合成できることを明らかにしたが、さらに、チタン成分、リン酸成分、有機成分の反応を制御し、一段階のワンポットでも同様なゾルが合成できることを明らかにした。得られたチタノリン酸ナノシートゾルは、耐塩基性の低いガラス基板上でも基板の腐食や、基板からのコンタミがなく薄膜が作製することができた。また、中性水溶液中での金属イオンの回収にも利用できることも分かった。
ボトムアップ合成したチタン酸ナノシートのゾルを用いてゾルゲル法で薄膜を作製し、その光学異方性を評価した。その結果、層構造が配向した薄膜であるにもかかわらず、光学異方性が認められなかった。将来的には、金属性ナノシートを用いて双曲面型分散をもつ薄膜へ応用することを想定しているが、それには、層間で有機物のラメラ構造を形成するなどして、さらに構造異方性を大きくする必要があることが分かった。
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Research Products
(14 results)
