2011 Fiscal Year Annual Research Report
ゾル-ゲル法を用いた電子・イオン・光機能を有する層状複水酸化物薄膜の創製
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21350118
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
忠永 清治 大阪府立大学, 工学研究科, 准教授 (90244657)
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| Keywords | 層状複水酸化物 / ゾル-ゲル法 / 温水処理 / 陰イオン交換体 / 薄膜 / イオン伝導性 / 蛍光 / 光触媒活性 |
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| Research Abstract |
層状複水酸化物(LDH)は、様々な陰イオンを層間に挿入できることが知られている陰イオン交換体である。このLDHは通常、沈殿として作製されるが、コーティング膜として様々な基材の上に形成できれば、LDHの応用が広がることが期待される。
まず、光学的な応用を目指して、様々な有機色素が挿入されたLDH薄膜の作製を試みるとともに、挿入される有機分子の構造が結晶成長に及ぼす影響について検討した
蛍光色素であるフルオロセイン(FLU)がインターカレーションされたLDH薄膜を作製した。前駆体薄膜の温水処理時に色素を溶解させるという手法では、FLUが挿入されたLDH薄膜は直接得られなかったので、1-ヘプタンスルホン酸イオンが挿入されたLDH薄膜を温水処理により作製し、この薄膜をFLU溶液に浸漬することによりイオン交換を行い、FLUが挿入されたLDH薄膜を作製することができた。
様々なアニオンを層間に含むZn-Cr系LDHの光触媒活性を評価した。炭酸イオンが層間に挿入されたZn-Cr系LDHは光触媒活性を示したが、塩化物イオンや硝酸イオンを層間に含むLDHは光触媒活性を示さず、層間イオンが光触媒活性に重要な役割を果たすことが分かった。
Ni-Fe系LDHの電気的性質を調べたところ、水酸化物イオン伝導性を示す一方で、比較的高い電子伝導性を示すことが分かった。そこで、アルカリ水溶液を電解質に用いる金属-空気電池用空気極として、MnO_2とNi-Fe系LDHを含む電極を作製したところ、酸素還元反応・酸素生成反応が可逆的に起こり、Ni-Fe系LDHが酸素還元反応・生成反応を促進することがわかった。
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