2021 Fiscal Year Annual Research Report
Novel properties generated by edge sites of layered oxides and hydroxides
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20K20450
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
黒田 一幸 早稲田大学, 理工学術院, 名誉教授 (90130872)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 層状物質 / 形態制御 / ナノ材料 / 層端面 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
無機層状化合物の結晶端（すなわち層端面）には結晶内とは異なる配位環境を有した化学種が存在しており、反応性を有する活性点となりうることが“層端面の効果”として近年報告され始めているが、その本質は理解されておらず全く未開拓の分野であった。そこで本研究課題では、層端面を多く露出させた異方的な粒子形態を有する層状金属酸化物や水酸化物の合成・解析・機能評価により、層状化合物の層端面が有する化学的・物理的性質の解明に取り組んだ。
昨年度までに、金属-アミン錯体を原料とした層状金属水酸化物の合成により、積層方向サイズが面内方向サイズを超える異方的なロッド状金属水酸化物が生成することを見出した。本年度は錯体の安定性と錯体濃度に着目して検討を進めることで、積層方向への異方成長の進行度と溶液中の見かけの過飽和度との関係性を明らかにした。層状化合物において積層方向の結晶成長を優先的に進行させた例は少なく、層状化合物の結晶成長に関する知見としても価値が大きい。さらに、ロッド状結晶と板状結晶の外表面近傍の表面水酸基を分光分析により比較したところ、近赤外領域において顕著な差が見られ、端面に存在すると考えられる水酸基の検出に成功した。
このように本研究期間を通して、積層方向へ異方成長し層端面の多く露出した層状金属水酸化物の合成法の開発と露出した端面の評価において成果を挙げることができた。他にも、露出結晶面における端面の比率を幾何学的に定量化可能である粒径分布の極めて狭い単分散単層ナノシートのボトムアップ合成とそのサイズ制御を達成するなど、層端面の評価に資するモデル物質となる様々な酸化物・水酸化物系ナノ材料の合成に成功した。
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Research Products
(7 results)
