2016 Fiscal Year Annual Research Report

Development of morphology-controlled synthesis of titanium dioxide materials templated by organic molecular assemblies

Research Project

Project/Area Number	25420737
Research Institution	Tokyo City University
Principal Investigator	高橋政志東京都市大学, 工学部, 教授 (90328930)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	江場宏美東京都市大学, 工学部, 准教授 (90354175)
Project Period (FY)	2013-04-01 – 2017-03-31
Keywords	二酸化チタン / テンプレート法 / 有機分子組織体 / 相分離LB膜 / 蒸発誘起自己組織化 / 光触媒 / 色素増感太陽電池
Outline of Annual Research Achievements	多様な微細構造を有する二酸化チタン（TiO2）材料の調製プロセス開発のため、前年度までの研究において、長鎖アルキルアミンをベースとした相分離LB膜、アンモニウム基を有する長鎖シラン化合物の分子集合体構造、蒸発誘起自己組織化によって得られる高分子ミセル、白金微粒子を担持したシリカ微粒子などをテンプレートに用いた調製プロセスの検証を行った。2016年度はこれらのプロセスの最適化と実験結果の確認を実施し、その過程でリング状ドメインがアレンジされたパターン化TiO2薄膜の調製法を見出した。以下に全期間をとおして得られた研究成果の概要を示す。 1. 長鎖アルキルアミンとパーフルオロアルコールの相分離LB膜を使って平均膜厚1.7 nmのドメイン構造を持つTiO2薄膜を得た。また、同じ膜物質系のLangmuir膜を用いることで約1μmのリング状パターンをもつTiO2超薄膜の作製に成功した。2. シラン化合物の分子集合体構造を利用したプロセスにより約10 nmの単結晶からなるTiO2を調製し、シリカとの複合化による結晶成長の抑制作用を明らかにした。3. 高分子界面活性剤を用いた蒸発誘起自己組織化法によって様々なメソポーラスTiO2膜を調製し、構造評価を行った。色素増感太陽電池の作用極への適用性についても検討した結果、メソポーラスTiO2膜の方が同じ厚さのチタニア粒子（P25）膜よりも高いセル性能を示すことを確認した。4. エマルション中でのゾルゲル反応において、シリカ粒子をコアに用いることで中空球TiO2粒子の調製を行い、さらに白金担持シリカを用いた中空球内壁への選択的白金担持プロセスを確立した。