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カテコール基含有ポリマーを用いた階層的多孔質材料の創製および太陽電池への応用

研究課題

研究課題/領域番号 14J09156
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 高分子化学
研究機関東北大学

研究代表者

齊藤 祐太  東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2014年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード多孔質 / カテコール / 太陽電池
研究実績の概要

カテコール基含有のランダムコポリマーを合成し、クロロホルム中においてポリマーと無機ナノ粒子とを混合することで無機ナノ粒子表面の被覆を行った。カテコール基含有のランダムコポリマーは酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミ等のナノ粒子表面に結合し、ナノ粒子をクロロホルム等の有機溶媒中に安定に分散させることが可能であることがわかった。特に従来用いられているカルボキシル基を有する両親媒性高分子と比較した際、カルボキシル基を有するコポリマーで被覆したナノ粒子が凝集してしまう分散媒条件においても、カテコール基を有するコポリマーで表面を被覆したナノ粒子は安定に分散できることがわかった。
カテコール基含有コポリマーによって被覆したナノ粒子の分散液に、Breath-Figure法を適用することで水滴を鋳型にマイクロサイズの多孔質構造体を有するハニカム状多孔質膜の作製に成功した。作製した膜の光透過率を紫外可視分光法により求めた。膜内部にマイクロサイズの構造体があることで、長波長領域においてミー散乱よって光透過率が低下し、光が内部で散乱回折していることがわかった。
また一方で、カテコール基含有ブロックコポリマーをRAFT重合法によって新規に合成し、その機能を初めて報告した。カテコール基は貴金属イオンに対して還元剤として作用することが知られているため、重合したポリマーを銀イオンと混合することで還元剤として使用し銀ナノ粒子の作製を試みた。カテコール基含有ブロックコポリマーを還元剤およびナノ粒子の被覆剤として用いることで、作製した銀のナノ粒子が有機溶媒中で安定に分散できるだけでなく、粒子のサイズがカテコール基を有するユニットであるジヒドロキシスチレンの分子量によってナノオーダーで制御することが可能であることがわかった。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Synthesis of poly(dihydroxystyrene-block-styrene) (PDHSt-b-PSt) by the RAFT process and preparation of organic-solvent-dispersive Ag NPs by automatic reduction of metal ions in the presence of PDHSt-b-PSt2015

    • 著者名/発表者名
      Yuta Saito, Hiroshi Yabu
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 51 号: 18 ページ: 3743-3746

    • DOI

      10.1039/c4cc08366k

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Breath Figures of Nanoscale Bricks: A Universal Method for Creating Hierarchic Porous Materials from Inorganic Nanoparticles Stabilized with Mussel-Inspired Copolymers2014

    • 著者名/発表者名
      Yuta Saito, Masatsugu Shimomura, Hiroshi Yabu
    • 雑誌名

      Macromolecular Rapid Communications

      巻: 35 号: 20 ページ: 1763-1769

    • DOI

      10.1002/marc.201400363

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Preparation of Organic Solvent Dispersive Metal Nanoparticles by Automatic Reduction of Metal Ions in Mussel-Inspired Block Copolymer Assemblies2014

    • 著者名/発表者名
      Yuta Saito
    • 学会等名
      2014 MRS Fall Meeting & Exhibit
    • 発表場所
      Boston,Massachusetts,USA,Hynes Convention Center and adjacent Sheraton Boston Hotel
    • 年月日
      2014-11-30 – 2014-12-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] カテコール基含有ブロックコポリマーの合成とミクロ相分離構造の評価2014

    • 著者名/発表者名
      齊藤 祐太
    • 学会等名
      第63回高分子討論会
    • 発表場所
      長崎大学文教キャンパス
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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