2014 Fiscal Year Research-status Report
噴霧燃焼法を利用したコアシェル酸化物微粒子の新規合成手法の構築
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26420155
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
横森 剛 慶應義塾大学, 理工学部, 准教授 (90453539)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 燃焼合成 / 粒子合成 / 噴霧燃焼法 / コアシェル粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，様々な機能性を有する粒子として近年注目を集めているコアシェル粒子について，噴霧燃焼法を利用した新規合成手法の開発・確立を目指すことを目的としている．なお，当研究者は，これまでの研究において，噴霧を行う溶液中にコア及びシェルを構成する特定の前駆物質を混合させることで，それらの物質が合成プロセス中に自発的に分離し，最終的に形成される粒子はコアシェル構造を形成することを見出している．そこで本年度は，噴霧溶液中に混合させる前駆物質の種類を変化させ，形成される粒子構造について調査を行った．なお今回，噴霧溶液中に混合させる前駆物質としては，イットリウム，ジルコニウム，およびストロンチウムの硝酸塩水和物それぞれに，シリカコロイド溶液を混合させたものを用いた．その結果として，TEMおよびEDX分析により，イットリウム，ストロンチウムに関しては，特定の燃焼温度（火炎温度）および前駆物質混合濃度においてシェルにSiO2を有する良好なコアシェル粒子が形成されたが，一方でジルコニウムにおいては粒子表面の一部のみがシェルに覆われる部分コアシェル構造しか得られなかった．この結果は，合成プロセス中における各物質間の分離特性に起因するものと考えられ，現在，さらに検討を進めている段階である．
また本年度は，上記の検討に加え，コアシェル粒子の新規合成法を開発する目的で，試行的に二段火炎を利用した噴霧燃焼法についても試みた．この手法では，一段目の火炎で噴霧燃焼法によりコア粒子を形成させ，その後，コア粒子の周囲気体にシェル前駆物質を分散させ，二段目の火炎を通過させることでシェル被覆を行うプロセスを想定したものである．結果として，二段火炎の各温度およびシェル前駆物質の濃度を制御することで，良好なコアシェル粒子が得られることが明らかとなり，今後，先述の合成法と併せてさらに検討を進めていく予定である．
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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
研究計画に記した平成26年度実施項目である「試験装置を構築し，各合成条件において実際の粒子合成試験を行い，粒子特性分析を実施することで，本手法におけるコアシェル粒子合成の検証を行う」について，実際に数種類のコアシェル粒子を合成することに成功したことより，本研究は当初の予定通り概ね順調に進展していると考えられる．また，新たに二段火炎を利用した新規噴霧燃焼合成法の開発にも着手し，その結果からも良好なコアシェル粒子が得られることが明らかとなったため，本研究はさらに進展することが期待される．
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画通り，平成26年度に引き続き，上記と同様に合成試験，粒子特性分析を実施する．その際，噴霧燃焼法における噴霧溶液中の混合前駆物質の種類をさらに広範なものへと拡大させ，各種合成条件（火炎温度，前駆物質混合溶液濃度）に対するコアシェル構造形成の可否について実証・検討を行う．また，得られた結果をもとに，合成プロセス中でのコアシェル構造形成メカニズムについて，相図などを利用した熱物理学的観点から検討を行うこととする．
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| Causes of Carryover |
20,461円が生じたが，その金額は微小な額であったため，次年度の物品費と合わせて使用する方が有効に活用できると考えたため，次年度使用額へと繰り越した．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
20,461円については，次年度（平成27年度）に購入を予定している物品費（試薬等の消耗品）として使用する予定である．
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