2013 Fiscal Year Research-status Report
金属酸化物の多面体ナノ結晶から構成される３次元ポーラス規則集積構造の実現
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25630354
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
高見 誠一 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (40311550)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 金属酸化物 / ナノ結晶 / 多孔質構造 |
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| Research Abstract |
本研究では、金属酸化物ナノ結晶が複合化して形づくるポーラス規則構造を合成することを目的としている。そこで本年度は、まず分子構造の両端に酸化物との親和性が高い官能基を持つ有機分子の存在下でナノ結晶を合成することで、ナノ結晶が比較的密に規則配列した構造の形成を試み、これに成功した。続いて、この密な構造が形成されるメカニズムを解明し、疎な構造を形成するための指針を得るために、これら有機分子の存在下で金属酸化物ナノ結晶が合成される際の合成機構の解明をXAFSを用いて行った。対象とする元素種をCeとし、CeO2, Ce(NO3)3, Ce(OH)4, ステアリン酸Ceなどの様々なCe種の標準試料を測定すると共に、有機分子の存在下で合成したCeO2の測定を行った。その結果、オクタン酸などのカルボン酸の存在下で硝酸セリウム水溶液を加熱すると、Ceイオンがオクタン酸由来のカルボキシレートと反応し、3価のままカルボキシレートと反応したオクタン酸セリウムないし類似した構造がまず形成され、さらに高温になるとこの分子が分解することで4価の酸化セリウムが合成されることが明らかとなった。一方、水溶性のカルボン酸を用いた場合は、水が配位したCe3+イオンがCe(OH)4を経由してCeO2となり、その表面にカルボン酸が結合することで有機分子が複合化したナノ粒子が生成されることが明らかとなった。これより、疎な構造を形成するためには、合成温度をやや低くして酸化物表面と有機分子の結合形成を抑制するか、立体障害など別の因子を用いて密な構造の形成を抑制するという指針を得た。
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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
本研究では、ナノ結晶から構成されメソ空隙を有する規則配列構造である３次元ポーラス規則集積構造の形成を目的とするが、既に規則配列構造の実現に成功している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、これまでの成果をもとに、疎な構造の実現によるポーラス構造の形成を目指す。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
当初、流通式反応装置を新たに作成する予定であったが、既存の装置を用いることができたため、装置の作成を行う必要が無くなったため。
合成過程の解析をXAFSを用いて行う際に、温度・圧力をかけながら測定をできるようなセルの設計に用いる。
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