2018 Fiscal Year Research-status Report
In situ spectroscopic observation of formation of photoluminescent nanocarbon and development of continuous synthesis
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18K04808
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
比江嶋 祐介 金沢大学, フロンティア工学系, 准教授 (10415789)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | in situ spectroscopy / hydrothermal synthesis / nanocarbon / solvothermal synthesis |
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| Outline of Annual Research Achievements |
発光ナノカーボンの合成法の開発に関しては、主にエタノール等の有機溶媒を用いたソルボサーマル合成について、バッチ式反応容器を用いて、発光色制御の可能性について検討を行った。その結果、同じ原料物質であっても、溶媒によって発光特性が大きく変化することがわかった。具体的には、水を溶媒とした水熱合成の場合には、多くの場合、青色の発光色の発光ナノカーボンが生成するが、芳香族アミンなどを用いて、メタノールやエタノールなどの極性溶媒中においてソルボサーマル合成を行うと、緑色や橙色など長波長の発光を示す粒子が合成可能であることがわかった。また、水とメタノールの混合溶媒を用いると、その組成に応じて、発光波長がほぼ連続的に変化することがわかった。このことは、粒子の生成過程において、脱水反応など水の存在が強く影響することを示唆する。この発光波長の変化をもたらす機構に関して検討を行ったところ、原料や反応条件により、粒子サイズはほとんど変化しないものの、粒子内部の化学的構造が明確に変化していることがわかった。このことは、一般的な無機材料の量子ドットにおいて支配的な電子の閉じ込めによるサイズ効果は重要でなく、粒子の内部の電子状態や発光原子団の存在が支配的であることを示している。
その場測定に関しては、亜臨界水条件まで適用可能なその場分光測定用の装置を作製し、耐圧および昇温テストを行った。また、蛍光スペクトル測定の光学系に組み込んで、蛍光スペクトル測定が可能であることを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
合成法の開発に関しては、ソルボサーマル法が発光色制御に有効であることがわかった。その場測定に関しても、高圧装置の作成および光学系の調整をほぼ完了しており、次年度以降にその場測定を実現できる見込みである。
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| Strategy for Future Research Activity |
発光特性の制御に関しては、バッチ式のソルボサーマル合成を中心に反応系の検討を行うとともに、連続合成の可能性を検討する。蛍光分光法を用いて、その場測定を行い、蛍光スペクトルの波長や強度の経時変化より、速度論的な解析を行う予定である。
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