2021 Fiscal Year Annual Research Report
Material function design and physico-chemical properties of nano-sized diamond with surface modified by functional compounds in supercritical CO2
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19H02495
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
田村 和弘 金沢大学, 機械工学系, 教授 (20143878)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
多田 薫 金沢大学, 機械工学系, 助教 (20190811)
内田 博久 金沢大学, フロンティア工学系, 教授 (70313294)
春木 将司 金沢大学, 機械工学系, 准教授 (90432682)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ナノコンポジット / ナノダイヤモンド / 超臨界二酸化炭素 / 表面修飾 / 分散性制御 / 溶解度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超臨界CO2を用いたナノダイヤモンド表面修飾における化工物性の解明と機能性設計への応用展開について，下記項目を実施した。
①ナノダイヤモンド表面化学修飾に及ぼす操作因子の影響の解明
昨年度に引き続き，ステアリン酸及びパラアミノ安息香酸によるナノ粒子の表面修飾量と操作因子にの影響を明らかにした。具体的には以下の項目(A)ー(C)の内容を実施した。(A)ナノダイヤモンド粒子の前処理 ナノダイヤモンド粒子の表面の複数種ある官能基を親水化処理するため，粒子表面の基団を還元(水酸化)ないし酸化し，水酸基またはカルボキシル基により親水基化させる。超臨界CO2状態下で，反応操作条件を変化させ，固体表面改質剤の相状態の変化による反応機構の影響について明らかにした。(B)ナノダイヤモンド複合粒子合成とナノダイヤモンド粒子表面での反応機構と修飾量 ステアリン酸及びパラアミノ安息香酸により表面処理した粒子表面の修飾量と反応温度・圧力と修飾量の関係を明らかにし，ナノダイヤモンド粒子表面での反応機構を検討した。(C)ナノダイヤモンドコンポジットの機能物性の評価 ナノコンポジットの機能性を解明するため，ナノ粒子表面で，エステル化反応により生じる結合状態を赤外吸収スペクトル，熱重量分析，透過型電子顕微鏡や表面電位分布測定により解析し，物理化学的特徴を明らかにした。
②化学修飾に用いる表面改質剤の溶解度の測定と溶解度モデルの開発
表面改質剤濃度が化学反応機構に大きく影響を与えるため，超臨界CO2中での表面改質剤の溶解度を，装置改良した流通式溶解度測定装置を用いて，温度範囲323－393K，圧力10－30MPaの範囲での溶解度を測定し，高圧域での溶解度の挙動を明らかにした。また，溶液モデル，状態式，量子化学計算を組み合わせた熱力学的モデルにより，溶解度データを正確に推算可能な手法の開発を行った。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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