2012 Fiscal Year Annual Research Report
環境負荷および製造コストの大幅な低減を可能にする水性磁性流体の新規合成法の開発
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24686090
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Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
岩崎 智宏 大阪府立大学, 工学研究科, 准教授 (50295721)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | マグネタイト / 磁性流体 / 超常磁性 / メカノケミカル効果 / ボールミル |
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| Research Abstract |
本研究では、超常磁性マグネタイトナノ粒子の水性磁性流体を低環境負荷・低コストで簡便に合成する手法を開発することを目的として、室温でクエン酸水溶液を転動ボールミルで湿式ミリング処理するだけの簡単な操作でマグネタイトナノ粒子がメカノケミカル効果により生成すると同時に、生成したマグネタイトナノ粒子がクエン酸で表面改質されて分散安定化されるプロセスについて検討した。本合成プロセスでは、製造コスト低減の観点から、
ボールを安価な炭素鋼製(鉄含有率99%以上)を使用し、さらにテフロンで内壁が被覆された容器を用いることで、コンタミネーションを最小限に抑えつつボール間の衝突のみから鉄イオンを溶出させるとともに、このとき同時に生成する電子により水を還元して水酸化物イオンを生成させた(メカノケミカル還元)。種々の合成条件でマグネタイトナノ粒子の水性磁性流体を合成したところ、クエン酸濃度、水溶液初期pH、ミリング時間が生成物の諸特性に極めて大きな影響を及ぼすことがわかった。クエン酸濃度を0.01mol/l、水溶液初期pHを2.5、ミリング時間を18時間とした場合に、長期間にわたって良好に分散安定化した試料が得られ、また、この試料は超常磁性を示すことが確認された。このとき得られたマグネタイトナノ粒子の粒度分布とゼータ電位を評価したところ、中位径は6nm、ゼータ電位は-45mVであったことから、本手法により目的の物性をもつ磁性流体が合成できることが示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
超常磁性マグネタイトナノ粒子の水性磁性流体を合成するプロセスとして、クエン酸水溶液を炭素鋼ボールを用いた転動ボールミルで湿式ミリングする、メカノケミカル合成法を確立した。種々の合成条件下で実験を行ったところ、クエン酸水溶液の濃度を0.01mol/l、ミリング時間を18時間とすることで、良好に分散した磁性流体が得られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は当初の研究計画に従い、溶液pHや気液固相の組成変化に基づいて、本プロセスにおけるマグネタイトナノ粒子の生成メカニズムの解析を行う。とくに、本プロセスではボールからの鉄イオンの溶出、すなわち酸化還元反応を伴う鉄の腐食が極めて重要な役割を果たしていると考えられるため、気液相の酸素濃度と溶液pH、酸化還元電位に着目して解析を進める。
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