2019 Fiscal Year Annual Research Report
Study on the synthesis process of metal oxide particles by hot water/hydrothermal conversion of highly reactive raw material particles
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17K06787
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
小島 隆 千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (70333896)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 粒子 / 多孔性 / 酸化物 / 微構造制御 / 加水分解 / 水熱 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、良好な反応性を有する金属水和酸化物（水を含んだ非晶質の金属酸化物）を原料とした、機能性酸化物粒子の合成プロセス確立を試みた。特にR1年度では、
① 前年度にアルコールの酸化触媒として高機能を示すことを見出したチタン酸ストロンチウム(SrTiO3)系において、前駆体となる水和チタニア粒子の加水分解条件を調整し、その多孔性・比表面積およびSrTiO3への結晶化温度を大きく改善した。
② 前年度までに多孔化を達成していた水和酸化タンタル粒子を原料に用い、焼成または水熱処理により多孔性酸化タンタル粒子への結晶化を達成した。従来は多孔質なままでの酸化タンタルへの結晶化は困難であったが、水和酸化タンタルの重縮合度を可能な限り低く保つことにより、多孔性酸化タンタルの合成を可能とした。
③ 原料としての水和チタニアの粒子生成時における、核生成数を制御することにより、粒径の広範囲かつ任意の調整を可能とし、この粒子を原料とすることによって複合酸化物の粒径制御も達成した。
本研究の補助事業期間では、化学的安定性を低く抑えた水和酸化物粒子の多孔化手法の展開と、水和酸化物を原料とした酸化物粒子合成手法の有用性について検証した。結果として、従来は多孔化が困難であった金属酸化物および複合酸化物の多孔化を可能とするとともに、非常に低温での結晶化を可能とした。特に、直接の合成では粒径や形態の制御が困難な化合物でも、水和酸化物を原料とすることによって、その制御が容易に可能となった。また、原料粒子の化学的安定性の低さは、液相下における原料への異種イオンの拡散や、原料成分の溶解・再結晶に非常に有利であり、結晶の異方性長を促す場合にも好適な反応場を提供できることが明らかとなった。以上のように本研究で開発した手法は、酸化物系粒子の合成および微構造制御プロセスとして幅広い汎用性を有することが確認できた。
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