2007 Fiscal Year Annual Research Report
高度制御熱プラズマによるナノ粒子材料の非平衡・高速合成と完全分散構造体への応用
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19360334
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
石垣 隆正 National Institute for Materials Science, ナノセラミックスセンター, グループリーダー (40343842)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
李 継光 独立行政法人物質・材料研究機構, ナノセラミックスセンター, 主任研究員 (90354381)
佐藤 仁俊 独立行政法人物質・材料研究機構, ナノセラミックスセンター, NIMSボスドク研究員 (40421408)
神谷 秀博 東京農工大学, 大学院・共生科学技術研究院, 教授 (20183783)
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| Keywords | プラズマ / ナノ粒子 / 完全分散 / 非平衡合成 / ナノ構造体 |
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| Research Abstract |
(1)ナノ粒子合成熱プラズマプロセスの高度化・リアクターデザインに関する数値解析:熱プラズマの数値解析によるプロセス高度化に資するため、熱プラズマリアクターへの急冷ガス注入効果に関するプラズマの温度、流れ、粒子履歴に関する数値解析を行い、実験的に得られたナノ粒子粒径変化を説明できた。・ナノ粒子の機能化:液体プリカーサーを用いた酸化チタンナノ粒子の熱プラズマ合成をすすめた。酸化チタンナノ粒子中へErドーピングを行い、Er^<3+>のTio_2への固溶限が0.5モル%であることを確認するとともに、励起源として波長325nmのHe-Cdレーザーを用いたフォトルミネッセンス測定により波長1.53μmにピークを持つシャープな近赤外発光を確認した。この近赤外発光の起源として、Er^<3+>の直接励起とともに、TiO_2ホストに吸収されてからEr^<3+>へ移動したエネルギーの寄与が大きいことを見いだした。CoドープTiO_2では2価のコバルトドープにともない酸素空孔が生成しルチル相選択性が高くなった。Co^<2+>のTiO_2への固溶限が約3モル%であり、室温で弱い強磁性を観測した。(2)プラズマ合成ナノ粒子の水系溶媒への分散酸化チタンナノ粒子を高度に分散した水系溶媒を作成した。ナノ粒子の水系溶媒への完全分散条件を見いだすため、高分子分散剤をナノ粒子表面に吸着させた分散系の評価を行った。高分子分散剤の分子量、溶媒のpHを最適化して、粒子濃度15体積%以上でナノ粒子分散系の粘度を5mpa-s以下にすることができた。また、コロイドプローブAFM法による粒子間相互作用力、動的光散乱法による粒子径測定により、高分子分散剤の作用機構を調べた。
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