2016 Fiscal Year Annual Research Report
Bottom-up synthesis of metalate nanosheet thin films by aqueous solution process
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26410237
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
伴 隆幸 岐阜大学, 工学部, 准教授 (70273125)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ナノシート / 水溶液プロセス / ゾルゲル法 / 薄膜 / 結晶化 / 結晶形態 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
金属酸ナノシートは、厚さがイオン数個分しかない構造異方性が非常に大きい材料であり、この高い構造異方性に起因した興味深い物性が期待される材料である。我々はこの金属酸ナノシートの簡便な水溶液プロセスによるボトムアップ合成法を見出している。ここでは、これまでにまだ検討していない種類のナノシートにこの合成法を応用することと、ナノシートの形態制御をとおしてナノシート薄膜を作製することを目的とした。また、この方法で得られたナノシート特有の物性を探索することも目的とした。
まず、この合成法でいくつかの種類のナノシートを新たに合成した。特に28年度は、ナノシート生成に対するナノシートの負電荷密度の影響を詳細に検討し、小さな負電荷密度もつ結晶構造のナノシートが生成しやすいことが明らかにした。また、イオン液体を溶媒とした合成も検討し、水溶媒に比べてナノシートが合成できる条件は狭いものの、非常に小さいナノシートが合成できることが分かった。
また、ナノシートの形態制御による薄膜化については、ナノシートを面内方向に優先的に凝集させることにより大きな多結晶ナノシートを作製できることを明らかにした。これを基板に塗布することによりナノシート薄膜コーティングも可能と考えられる。28年度は、この方法による緻密な多結晶ナノシートの作製に適した形態のチタン酸ナノシートの合成条件を見出した。
このボトムアップ合成法は、小さなナノシートの合成に適していることが分かってきた。小さなナノシートは、表面積に対する端の長さの比が大きい。28年度は、カテコール類の有機配位子でチタン酸ナノシートの端の部分を優先的に化学修飾できることと、可視光吸収により配位子からナノシートへの電子移動が起こることを明らかにした。これにより、この方法で合成したナノシートが、配位子吸着を利用した可視光応答型光触媒に応用できる可能性が示唆された。
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