| 研究課題/領域番号 |
19K05013
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26020:無機材料および物性関連
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| 研究機関 | 千葉大学 |
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研究代表者 |
上川 直文 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (60282448)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 透析 / 酸化物半導体 / ナノ粒子 / 配向制御 / 光触媒 / フォトクロミズム / 酸化セリウム / 光溶解 / 層状構造 / 酸化チタン / 板状粒子 / 自己集積化 / 分散 / リン酸カルシウム / シングルナノ粒子 / 混合原子価 / 糖アルコール / 遷移金属酸化物 / 光機能化 / 薄膜 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
溶液中での陽イオンの加水分解反応をコロイド化学的手法特にシングルナノレベルの選択的物質透過を行う透析を高度化することで、シングルナノ領域の遷移金属酸化物ナノ粒子の粒径制御と晶癖制御による新規光機能のデザインを行う。これにより、遷移金属イオンの可視光吸収を利用した高効率な光電変換特性を有する光電池材料の創成の可能性を明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
代表的なTi系、Zn系、Ce系酸化物半導体ナノ粒子の合成において金属塩水溶液に塩基を添加する加水分解反応の高度な制御を透析過程の高度化による実現を目指した検討を行った。加水分解反応を透析チューブ内で行い、透析溶媒のチューニング及び加水分解反応時に共存する配位分子の最適化により、水和イオンの脱水縮合反応の進行度を主体とした制御を行った。ソルビトール共存下での透析で得たLDHゾルのZnO薄膜への変換により配向制御を実現した。また、カルボン酸アニオン共存下での２段階透析法によりチタン酸化物ナノ粒子のカルボン酸との複合化を実現すると共にフォトクロミック特性の制御を実現することが出来た。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は、溶液中での水和金属イオンの加水分解反応を粒径選択的な物質透過を行う透析を用いてかつ精密に制御する新しい金属酸化物半導体ナノ粒子の合成法を明らかにした。これらナノ粒子の電子・光物性を透析チューブ内の溶液へ糖アルコールを添加することでそれらの金属イオンへの配位と水酸基間の水素結合による加水分解制御を実現できた。また、透析溶媒を段階的に変える２段階透析法を新たに提唱した。この方法では透析チューブ内と外部の間の溶媒の化学ポテンシャルを変化させることで粒径・形態制御やカルボン酸アニオンと複合化を実現した。これらの手法により配向制御膜の作製やフォトクロミック材料の創成を実現できた。
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