2023 Fiscal Year Annual Research Report
自己形成性層状複水酸化物ゲルの構造及びイオン導電機構解明
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21K05242
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
園山 範之 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50272696)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 勝宏 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30314082)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 層状複水酸化物 / ゲル形成 / イオン導電率 / 微粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
層状複水酸化物(LDH)ゲルの構造と特性を明らかにするために、様々な種類のLDHゲルの合成を行った。塩化マグネシウム、塩化アルミニウムを秤量し、アセチ ルアセトンを加えた超純水とエタノールの混合溶媒に溶解させた。この溶液を30分間攪拌し、プロピレンオキシドを加え1分間攪拌した後、室温で放置すること で、Mg-Al LDHゲルを作製した。
更に2価金属の試料をMgではなく、Ni、Zn等に代えてLDHゲルを作製した。得られたゲルのイオン導電率測定を行った。ゲルの導電率は構成するLDHの種類により異なり、Mg-Al LDH、Ni-Al LDHで2.19×10-4、Zn-Al LDHで6.81×10-5、Li-Al LDHで1.58×10-3 Scm-1程度となった。
得られたゲルの粒子サイズを光学的な粒径分布測定法により求めたところ、Mg-Al系、Ni-Al系、Zn-Al系LDHでそれぞれ、5, 10, 200 nmとなった。透過型電子顕微鏡によりゲル構成粒子を観測した結果、Mg-Al系、Ni-Al系LDHでは、棒状のナノ粒子で構成されているのに対し、Zn-Al系LDHはこの棒状のナノ粒子がクラスターを形成しており、大きさは光学的粒径分布測定法により求めた粒径とほぼ一致していた。また、ゲルのイオン導電率は、構成するLDH微粒子サイズとの間に相関関係があり、構成するLDH粒子サイズが小さいほど高い導電率を示した。以上の結果より、LDHゲルは、LDHナノ粒子と水が相互作用により凝集してゲル化しており、導電イオンである水酸化物イオンはLDHの粒子間を、LDHに吸着した水分子を介して移動しているため高いイオン導電率を示すと思われる。
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