2023 Fiscal Year Annual Research Report
反応性をコントロールした水和酸化物を原料とする無機微粒子の低温合成と機能性付与
| Project/Area Number |
21K05223
|
|---|
| Research Institution | Chiba University |
|---|
Principal Investigator |
小島 隆 千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (70333896)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| Keywords | 粒子 / 水和酸化物 / 反応性制御 / 低温結晶化 / 金属酸化物 / 複合酸化物 / 水熱 / 結晶成長 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、水を含んだアモルファスの酸化物である“水和酸化物”を原料とし、その溶解性や反応性、結晶化挙動を活かした無機微粒子の合成手法の確立と汎用化を目指した。
最終年度である令和5年度においては、水和酸化物粒子の反応性をその乾燥の有無によってコントロールし、従来よりも低温の温水を用いて酸化物として結晶化する手法の検証を行った。特に、チタン系の水和酸化物である水和チタニア粒子の低温結晶化について詳細に検討した。また、この手法は複合酸化物の調製にも適用可能であり、異種金属水溶液中での加温により、真球状から花状など、様々な形態を有する高比表面積の複合酸化物粒子を低温で得られる手法を確立できた。
研究期間全体を通じ、本研究では一貫して金属アルコキシドの加水分解によって得られる様々な金属の水和酸化物が、その特異な反応性を活かすことで高機能を有する結晶性粒子材料の汎用的な原料となることを検証してきた。本研究期間では、チタン系を中心に行ってきた粒径が均一で真球状の粒子、さらに表面部を多孔化した水和酸化物粒子の調製法を、主にタンタル系に拡張した。また、チタン、ジルコニウム系の球状および多孔性粒子の粒径制御も達成できた。水和酸化物の化学的反応性を、その調製条件や乾燥の有無で制御することで、水中での結晶化温度や異種金属イオンとの反応性、成長する結晶子のサイズ・形態や比表面積などを多彩にコントロールできることも見いだした。
本研究は、水和酸化物を原料とする事により、様々な単一金属および複合酸化物粒子の粒径・形態・機能性をコントロール可能な幅を大いに拡げられることを新規に見いだした。この成果は基礎的・応用的にも幅広い波及効果を与え、様々な無機微粒子材料や、微粒子を原料とする部材の性能向上に大きく寄与すると期待される。
|
