絶縁性金属酸化物材料のナノスケール形態制御による表面活性化と新機能の開発

2007 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19560682
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 藤原 忍 Keio University, 理工学部, 准教授 (60276417)
• Keywords: 酸化セリウム / ナノ結晶 / 形態制御 / ナノロッド / ナノキューブ / 蛍光体 / 水熱合成

Research Abstract

自動車排ガス浄化触媒、燃料電池の固体電解質、紫外線遮断材、研磨剤、発光材料への応用がなされている酸化セリウムCeO_2に対して、一次元に成長したナノロッド状粒子の合成を目指した。また、希土類イオン(サマリウム)をドープすることで、合成した粒子の発光特性の調査を行った。原料として硝酸セリウム水溶液と水酸化ナトリウム水溶液を用い、これらを混合して100〜200℃の温度範囲で水熱処理を行った。その結果、水熱温度が低温(100および120℃)の場合にはナノロッド、中温(140および160℃)のときにはナノロッドおよびナノキューブ、高温(180および200℃)の場合にはナノキューブ状の粒子が生成することが分かり、形状選択合成が可能であることを見いだした。X線回折分析により、得られた粉末はすべて立方晶のCeO_2結晶であることを確認した。またX線回折図において、ナノロッドに形状を制御することでピークがブロードになり、ナノキューブに制御するとシャープになるという現象が観察された。水熱温度が低い場合には前駆体溶液中に生成した水酸化セリウムが一方向に成長してナノロッドが生成し、合成温度が高くなるにつれて水酸化セリウムが一度溶解してセリウムイオンが酸化された後にキューブ状の酸化セリウム粒子が析出する機構を提案した。蛍光測定では近紫外線の励起によりSm^<3+>のシャープな赤榿色発光が観測され、さらに、形状の変化によって発光強度が変わることが明らかとなり、本年度の目的である発光材料としての性能評価を行うことができた。