2021 Fiscal Year Annual Research Report
Nanoparticles synthesis, surface-modifiication and separation by manipulating water/CO2 interface without the use of surfactants
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19H02504
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| Research Institution | Hirosaki University |
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Principal Investigator |
鷺坂 将伸 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (60374815)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 二酸化炭素 / 分子集合体 / 泡 / 表面修飾 / ナノ粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究[1] CO2流体中にナノ水滴を分散させる「非フッ素系」で「非界面活性剤」の汎用性W/C-ND安定化剤の設計指針の解明と分子の開発では、前年度開発した非フッ素系W/C-ND安定化剤(CH3)3SiCH2CH2CH2}2-Ph-C(=O)-R, R=C5H11)のR構造をノニオン性親水性オキシエチレン鎖に変更することで、より高い水分散性能を超える汎用性W/C-ND安定化剤の開発に成功した。
研究[2] W/C-ND系を用いたナノ粒子合成→表面処理→分離・回収技術の最適条件および最適材料の解明では、ナノ粒子の前駆体を含むW/C-NDを調製し，ナノ粒子を合成し、その後，表面処理剤として無水オクタン酸を加えて，無機/有機ハイブリッドナノ粒子を調製し、物性評価を行った。
研究[3] C/W泡によるナノ粒子の抽出＋表面処理技術の開発では，シリカナノ粒子と疎水性シランカップリング剤PTMS、親水性シランカップリング剤GPSを混合した系で、C/W泡起性が高まる最適な表面修飾組成や条件を探索した。その結果、C/W泡により高い乳化安定性を示す界面活性シリカナノ粒子を調製することができた。また、シリカ粒子だけでなくナノアルミナ粒子とその表面に静電的相互作用を示すアニオン性分子と併用することでC/W泡を形成させることに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
コロナ過により、海外渡航ができず、英国ラザフォードアップルトン研究所での小角中性子散乱(SANS)測定が行えず、W/C-NDおよびナノ粒子の構造評価がこれまでの2年間半行えなかったため、研究の進捗に少し遅れが出ている。令和4年度では、渡英が可能な状況になると考えており、SANS測定を行い研究の遅れを取り戻せると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
[3]C/W泡によるナノ粒子の抽出＋表面処理技術の開発では、昨年度、シリカ粒子だけでなくアルミナ粒子でC/W泡を形成させることに成功した。このC/W泡中の粒子に対し、CO2溶解性の表面処理剤と親水性表面処理を、触媒としてC/W泡環境で自然に発生する炭酸水や、必要であれば塩酸を利用して行う。そして粒子の表面構造観察や物性評価から、ヤヌス構造の証明を試みる。さらに，どのような表面処理剤および処理条件でヤヌス化が可能か探る。研究[2]では、昨年度までに[1]の研究で開発に成功した非フッ素系W/C-ND安定化剤を利用して、ナノ粒子の前駆体を含むW/C-NDを調製し，表面処理剤としてアルキルアミンやシランカップリング剤などを加えて，ナノ粒子の表面修飾を進行させ，ハイブリッドナノ粒子を調製する。物性評価から，合成条件と粒子物性の関係を明らかにし，目的粒子を得るための最適条件を探索する。そして，本研究の総括として，W/C-NDおよびC/W泡のナノ粒子の合成・表面修飾（ナノ粒子ヤヌス化および有機無機ハイブリッド化）・ナノ粒子の選択的抽出・分離回収技術について，従来法に対する優位性を明らかにする。
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[Journal Article] A guide to designing graphene-philic surfactants2022
Author(s)
Ardyani Tretya、Mohamed Azmi、Abu Bakar Suriani、Sagisaka Masanobu、Hafiz Mamat Mohamad、Khairul Ahmad Mohd、Ibrahim Sofian、Abdul Khalil H.P.S.、King Stephen M.、Rogers Sarah E.、Eastoe Julian
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Journal Title
Journal of Colloid and Interface Science
Volume: 620
Pages: 346～355
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Very low surface tensions with “Hedgehog” surfactants2021
Author(s)
Sagisaka Masanobu、Endo Takumi、Fujita Kazuki、Umetsu Yasushi、Osaki Suzuna、Narumi Tsuyoshi、Yoshizawa Atsushi、Mohamed Azmi、Guittard Frederic、Hill Christopher、Eastoe Julian
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Journal Title
Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects
Volume: 631
Pages: 127690～127690
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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