化学的/物理的剥離プロセスによるカチオン／アニオン型ナノシート合成とナノ構造解析

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Exploration of nanostructure-property relationships for materials innovation
• Project/Area Number: 16H00892
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 中平 敦 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90172387)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: ナノシート / ナノ構造解析 / 剥離プロセス / 層状複水酸化物

Outline of Annual Research Achievements

特異な２Dナノ材料であるナノシートは、新たなポテンシャルを持つナノ材料であり、材料科学の新展開への期待が集まっている。当該研究ではカチオン型ナノシートであるLDH、更にアニオン型のLiFePO4系オリビンやチタネートのナノシートを水系溶媒下での化学的処理及びマイクロ波や超音波処理による層間剥離により合成し、ナノ構造評価を進める事を目的とした。平成28年度は、主に層状複水酸化物(Layered Double Hydroxide：LDH)をベースとしてカチオン性のナノシート合成を溶液合成にて進めた。実験では共沈法により合成したMgAl-CO3-LDH、500℃程度で焼成し得られた生成物、酢酸マグネシウム水溶液を用いて再水和し得られた生成物のXRDより共沈法により合成した試料はLDH構造に帰属される回折ピークを確認した。酢酸マグネシウム水溶液を用いて再水和法により合成した試料はいずれもLDHに帰属される回折ピークを確認したが、特に再水和により合成した試料は、共沈法により合成した試料と比べ、層間の拡大が示唆された。
再水和により合成した試料の水分散液ではナノシート物質を多量に溶媒中に添加することによって、ナノシート物質に特有のゲル化が確認された。更に、それらナノシートを水中に加えナノシートを均一に分散させるとチンダル現象が確認され、ナノシートであることが確認できた。以上より、MgAl系のLDHを仮焼して得た焼成体を再水和により酢酸アニオンをインターカレートすることにより水中に分散可能なMgAl系LDHナノシートが合成できた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

基礎的な実験系であるMgAl系のLDHを仮焼して得た焼成体を再水和により酢酸アニオンをインターカレートすることにより水中に分散可能なMgAl系LDHナノシートが合成でき、そのメカニズム解明が進んでおり、その成果は学会等で発表した事から、概ね順調に進展していると判断できる。

Strategy for Future Research Activity

2年目は各種置換型新規層状複水酸化物からカチオン型ナノシートである新規LDHナノシート、更にアニオン型のLiFePO4系オリビンやチタネートのナノシートを水系溶媒下での化学的処理及びマイクロ波や超音波処理による層間剥離により合成し、得られた新規ナノ材料においてナノ構造評価を進める事を目的とする。これにより化学的／物理的剥離プロセスによるカチオン／アニオン型ナノシートの合成とナノ構造解析を進める。