ゾル-ゲル法を用いた電子・イオン・光機能を有する層状複水酸化物薄膜の創製

• 研究課題/領域番号: 21350118
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 無機工業材料
• 研究機関: 大阪府立大学
• 研究代表者: 忠永 清治 大阪府立大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (90244657)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円); 2011年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2010年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円); 2009年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
• キーワード: ゾル-ゲル法 / 温水処理 / 層状複水酸化物 / 陰イオン交換体 / 薄膜 / イオン伝導性 / 蛍光 / 光触媒活性 / 炭酸イオン / 電極材料 / ゾルーゲル法

研究概要

ゾル-ゲル法により作製した酸化物薄膜を温水に浸漬することにより、様々なアニオンが層間に挿入された層状複水酸化物(LDH)微結晶が析出した薄膜を作製した。末端にスルホ基を有する有機色素や蛍光色素が容易に挿入されることがわかった。また、陰イオンの種類を選択することにより、その微結晶の配向性を制御できることがわかった。一方、Mg-Al系、Ni-Al系LDHが、高い水酸化物イオン伝導性を示すことを見出した。

研究成果

• [雑誌論文] Effect of Mg/Al ratio on hydroxide ion conductivity for Mg-Al layered double hydroxide and application to direct ethanol fuel cells (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Tadanaga, Y. Furukawa, A. Hayashi and M. Tatsumisago
  • 雑誌名: J. Electrochem. Soc. 巻: 159
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation of Co-Al and Ni-Al layered double hydroxide thin films by a sol-gel process with hot water treatment (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Tadanaga, A. Miyata, N. Yamaguchi, D. Ando, and M. Tatsumisago
  • 雑誌名: J. Sol-Gel Sci. Tech. 巻: 62 ページ: 111-116
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydroxide ion conduction in Ni-Al layered double hydroxide (2012)
  • 著者名/発表者名: D. Kubo, K. Tadanaga, A. Hayashi, and M. Tatsumisago
  • 雑誌名: J. Electroanal. Chem. 巻: 671 ページ: 102-106
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Mg/Al ratio on hydroxide ion conductivity for Mg-Al layered double hydroxide and application to direct ethanol fuel cells (2012)
  • 著者名/発表者名: K.Tadanaga
  • 雑誌名: Journal of the Electrochemical Society 巻: 159 号: 4 ページ: B368-B370
  • DOI: 10.1149/2.007204jes
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation of Co-Al and Ni-Al layered double hydroxide thin films by a sol-gel process with hot water treatment (2012)
  • 著者名/発表者名: K.Tadanaga
  • 雑誌名: Journal of Sol-Gel Science and Technology 巻: 62 号: 1 ページ: 111-116
  • DOI: 10.1007/s10971-012-2692-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydroxide ion conduction in Ni-Al layered double hydroxide (2012)
  • 著者名/発表者名: D.Kubo
  • 雑誌名: Journal of Electroanalytical Chemistry 巻: 671 ページ: 102-105
  • DOI: 10.1016/j.jelechem.2012.02.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of ionic conductivity for Mg. Al layered double hydroxide intercalated with inorganic anions (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Furukawa, K. Tadanaga, A. Hayashi, and M. Tatsumisago
  • 雑誌名: Solid State Ionics 巻: 192 ページ: 185-187
  • 査読あり
• [雑誌論文] 水酸化物イオン伝導性無機固体材料の創製 (2011)
  • 著者名/発表者名: 忠永清治、辰巳砂昌弘
  • 雑誌名: Electrochemistry 巻: 79 ページ: 630-633
  • NAID: 10029341839
• [雑誌論文] Evaluation of ionic conductivity for Mg-Al layered double hydroxide intercalated with inorganic anions (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Furukawa
  • 雑誌名: Solid State Ionics
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct Ethanol Fuel Cell Using Hydrotalcite Clay as a Hydroxide Ion Conductive Electrolyte (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Tadanaga, Y. Furukawa, A. Hayashi, and M. Tatsumisago
  • 雑誌名: Adv. Mater. 巻: 22 ページ: 4401-4404
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct Ethanol Fuel Cell Using Hydrotalcite Clay as a Hydroxide Ion Conductive Electrolyte (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Tadanaga
  • 雑誌名: Advanced Materials 巻: 22 ページ: 4401-4404
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of Zn-Al Layered Double Hydroxide Thin Films Intercalated with Sulfonated Spiropyran (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Tadanaga, N. Yamaguchi, and M. Tatsumisago
  • 雑誌名: Res. Chem. Intermed. 巻: 35 ページ: 949-956
  • 査読あり
• [雑誌論文] 温水処理を伴うゾル-ゲル法による機能性薄膜の合成 (2009)
  • 著者名/発表者名: 忠永清治
  • 雑誌名: セラミックス 巻: 44 ページ: 613-615
  • NAID: 10026239861
• [雑誌論文] Formation of Zn-Al Layered Double Hydroxide Thin Films Intercalated with Sulfonated Spiropyran (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Tadanaga
  • 雑誌名: Res.Chem.Intermed 35 ページ: 949-956
  • 査読あり
• [雑誌論文] 温水処理を伴うゾルーゲル法による機能性薄膜の合成 (2009)
  • 著者名/発表者名: 忠永清治
  • 雑誌名: セラミックス 44[8] ページ: 613-615
  • NAID: 10026239861
• [学会発表] Preparation of materials for all-solid-state electrochemical devices by solution processes (2012)
  • 著者名/発表者名: 忠永清治
  • 学会等名: The 1st Japan-Italy Workshop on Sol-Gel for Advanced Functional Materials
  • 発表場所: 大阪府立大学中之島サテライト(Invited lecture)
  • 年月日: 2012-02-09
• [学会発表] 水酸化物イオン伝導性を有する層状複水酸化物とMnO_2からなる金属-空気二次電池用空気極の作製と評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 窪大樹、忠永清治、林晃敏、辰巳砂昌弘
  • 学会等名: 電気化学会第79回大会
  • 発表場所: 浜松
• [学会発表] 様々なアニオンを層間に含むZn-Cr系層状複水酸化物の作製と光触媒活性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 忠永清治、平田直也、辰巳砂昌弘
  • 学会等名: 日本化学会第92春季年会
  • 発表場所: 慶応大学
• [学会発表] 水酸化物イオン伝導性を有する層状複水酸化物とMnO_2からなる金属-空気二次電池用空気極の作製と評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 窪大樹
  • 学会等名: 電気化学会第79回大会
  • 発表場所: アクトシティ浜松
• [学会発表] Ni-Al系層状複水酸化物の水酸化物イオン伝導性と固体アルカリ形燃料電池への応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 忠永清治、窪大樹、林晃敏、辰巳砂昌弘
  • 学会等名: 電気化学会第78回大会
  • 発表場所: 講演要旨集
  • 年月日: 2011-03-29
• [学会発表] Ni-Al系層状複水酸化物の水酸化物イオン伝導性の評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 忠永清治、窪大樹、林晃敏、辰巳砂昌弘
  • 学会等名: 日本化学会第91春季年会
  • 発表場所: 講演要旨集
  • 年月日: 2011-03-11
• [学会発表] スルホローダミンBを含むZn-Al系層状複水酸化物薄膜の作製と発光特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 末澤諒也、忠永清治、辰巳砂昌弘
  • 学会等名: 日本化学会第91春季年会
  • 発表場所: 講演要旨集
  • 年月日: 2011-03-11
• [学会発表] Preparation of materials for all-solid-state electrochemical devices by solution processes(Invited lecture) (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Tadanaga
  • 学会等名: The 1st Japan-Italy Workshop on Sol-Gel for Advanced Functional Materials
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2011-02-09
• [学会発表] Ni-Al系層状複水酸化物のイオン伝導性評価とアルカリ形燃料電池への応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 窪大樹、忠永清治、林晃敏、辰巳砂昌弘
  • 学会等名: 第37回固体イオニクス討論会
  • 発表場所: 鳥取
• [学会発表] フルオレセインと界面活性剤が挿入されたZn-Al系層状複水酸化物薄膜の作製 (2011)
  • 著者名/発表者名: 末澤諒也、忠永清治、辰巳砂昌弘
  • 学会等名: 第52回ガラスおよびフォトニクス材料討論会
  • 発表場所: 姫路
• [学会発表] Ni-Al系層状複水酸化物を用いた全固体アルカリ形燃料電池 (2011)
  • 著者名/発表者名: 窪大樹、忠永清治、林晃敏、辰巳砂昌弘
  • 学会等名: 第52回電池討論会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 温水処理による層状複水酸化物微結晶の析出における配向制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 忠永清治
  • 学会等名: 第60回高分子討論会
  • 発表場所: 岡山大学
• [学会発表] Hydroxide Ion Conductivity of Ni-Al Layered Double Hydroxides for Alkaline Fuel Cell (2011)
  • 著者名/発表者名: D. Kubo, K. Tadanaga, A. Hayashi and M. Tatsumisago
  • 学会等名: The 62nd Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry
  • 発表場所: 新潟国際会議場
• [学会発表] ケミカルプロセスによる全固体電気化学デバイス用材料の合成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 忠永清治、林晃敏、辰巳砂昌弘
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第24回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学
• [学会発表] Preparation and Fluorescent Properties of Zn-Al Layered Double Hydroxide Thin Films Intercalated with Sulforhodamine B (2011)
  • 著者名/発表者名: R. Suezawa, K. Tadanaga, M. Tatsumisago
  • 学会等名: The 16^<th> International Sol-Gel Conference
  • 発表場所: Hangzhou, China
• [学会発表] スルホローダミンBが挿入されたZn-Al系層状複水酸化物薄膜の作製と蛍光特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 末澤諒也、忠永清治、辰巳砂昌弘
  • 学会等名: 日本ゾル-ゲル学会第9回討論会
  • 発表場所: 関西大学
• [学会発表] アルカリ形燃料電池への応用にむけたNi-Al系層状複水酸化物の作製と評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 窪大樹、忠永清治、林晃敏、辰巳砂昌弘
  • 学会等名: 第13回化学電池材料ミーティング
  • 発表場所: 日本化学会会館
• [学会発表] アルカリ形燃料電池への応用にむけたNi-Al系層状複水酸化物の作製と評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 窪大樹
  • 学会等名: 第13回化学電池材料研究会ミーティング
  • 発表場所: 日本化学会会館
• [学会発表] スルホローダミンBが挿入されたZn-Al系層状複水酸化物薄膜の作製と蛍光特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 末澤諒也
  • 学会等名: 日本ゾルーゲル学会第9回討論会
  • 発表場所: 関西大学
• [学会発表] 微細な凹凸構造を有するアルミナ膜上へのシリカ系薄膜の形成と評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 森圭介
  • 学会等名: 日本ゾルーゲル学会第9回討論会
  • 発表場所: 関西大学
• [学会発表] Preparation and Fluorescent Properties of Zn-Al Layered Double Hydroxide Thin Films Intercalated with Sulforhodamine B (2011)
  • 著者名/発表者名: 末澤諒也
  • 学会等名: The 16th International Sol-Gel Conference
  • 発表場所: Hangzhou, China
• [学会発表] ケミカルプロセスによる全固体電気化学デバイス用材料の合成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 忠永清治
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第24回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学(依頼講演)
• [学会発表] 温水処理による層状複水酸化物微結晶の析出における配向制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 忠永清治
  • 学会等名: 第60回高分子討論会
  • 発表場所: 岡山大学(依頼講演)
• [学会発表] Ni-Al系層状複水酸化物を用いた全固体アルカリ形燃料電池 (2011)
  • 著者名/発表者名: 窪大樹
  • 学会等名: 第52回電池討論会
  • 発表場所: 東京都・船堀タワーホール
• [学会発表] フルオレセインと界面活性剤が挿入されたZn-Al系層状複水酸化物薄膜の作製 (2011)
  • 著者名/発表者名: 末澤諒也
  • 学会等名: 第52回ガラスおよびフォトニクス材料討論会
  • 発表場所: 姫路市・イーグレ姫路
• [学会発表] Ni-Al系層状複水酸化物のイオン伝導性評価とアルカリ形燃料電池への応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 窪大樹
  • 学会等名: 第37回固体イオニクス討論会
  • 発表場所: 鳥取・白兎会館
• [学会発表] 温水処理を伴うゾル-ゲル法によるピラニンを含むZn-Al系層状複水酸化物薄膜の作製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 忠永清治
  • 学会等名: 日本化学会第90春季年会
  • 発表場所: 近畿大学(大阪府)
  • 年月日: 2010-03-26
• [学会発表] Novel Inorganic Materials for Polymer Electrolyte and Alkaline Fuel Cells(招待講演) (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Tadanaga
  • 学会等名: 2nd ASEAN-APCTP Workshop on Advanced Materials Science and Nanotechnology
  • 発表場所: Penang, Malaysia
• [学会発表] Preparation of Zn-Al Layered Double Hydroxide Thin Films Intercalated with Anionic Dyes Having Sulfonic Groups through the Sol-Gel Process with Hot Water Treatment (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Tadanaga, R. Suezawa, T. Tamura, M. Tatsumisago
  • 学会等名: 3rd International Congress on Ceramics
  • 発表場所: 大阪
• [学会発表] Preparation of Layered Double Hydroxide Nano-Crystals Precipitated Coatings by the Sol-Gel Method with Hot Water Treatment (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Tadanaga, N. Yamaguchi, T. Tamura, R. Suezawa, M. Tatsumisago
  • 学会等名: XXII International Congress on Glass
  • 発表場所: Bahia, Brazil
• [学会発表] Zn-Al系層状複水酸化物のイオン伝導性の評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 忠永清治、古川佳宏、林晃敏、辰巳砂昌弘
  • 学会等名: 2010年電気化学秋季大会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
• [学会発表] Ionic Conduction in Mg-Al and Zn-Al Layered Double Hydroxide Intercalated with Inorganic Anions (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Tadanaga, Y. Furukawa, A. Hayashi and M. Tatsumisago
  • 学会等名: The 15th International Conference on Solid State Protonic Conductors
  • 発表場所: California, USA
• [学会発表] 温水処理によるピラニンがインターカレーションされたZn-Al系層状複水酸化物薄膜の作製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 末澤諒也、忠永清治、辰巳砂昌弘
  • 学会等名: 日本ゾル-ゲル学会第8回討論会
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] Preparation of Zn-Al Layered Double Hydroxide Thin Films Intercalated with Pyranine via Sol-Gel Process with Hot Water Treatment (2010)
  • 著者名/発表者名: R. Suezawa, K. Tadanaga, M. Tatsumisago
  • 学会等名: 2nd Japan-Korea Joint Forum on Sol-Gel Science and Technology
  • 発表場所: 大阪
• [学会発表] Preparation of Nano-Structured Oxide Thin Films by the Sol-Gel Method with Hot Water Treatment(招待講演) (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Tadanaga
  • 学会等名: 2nd Japan-Korea Joint Forum on Sol-Gel Science and Technology
  • 発表場所: 大阪
• [学会発表] 温水処理を伴うゾル-ゲル法によるピラニンを含むZn-Al系層状複水酸化物薄膜の作製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 忠永清治、末澤諒也、辰巳砂昌弘
  • 学会等名: 日本化学会第90春季年会
  • 発表場所: 近畿大学
• [学会発表] Preparation of Nano-Structured Oxide Thin Films by the Sol-Gel Method with Hot Water Treatment (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Tadanaga
  • 学会等名: 2nd Japan-Korea Joint Forum on Sol-Gel Science and Technology
  • 発表場所: 大阪府 大阪府大学(招待講演)
• [学会発表] Preparation of Zn-Al Layered Double Hydroxide Thin Films Intercalated with Pyranine via Sol-Gel Process with Hot Water Treatment (2010)
  • 著者名/発表者名: R.Suezawa
  • 学会等名: 2nd Japan-Korea Joint Forum on Sol-Gel Science and Technology
  • 発表場所: 大阪府 大阪府大学
• [学会発表] 温水処理によるピラニンがインターカレーションされたZn-Al系層状複水酸化物薄膜の作製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 末澤諒也
  • 学会等名: 日本ゾルーゲル学会第8回討論会
  • 発表場所: 愛知県 名古屋大学
• [学会発表] Ionic Conduction in Mg-Al and Zn-Al Layered Double Hydroxide Intercalated with Inorganic Anions (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Tadanaga
  • 学会等名: The 15th International Conference on Solid State Protonic Conductors
  • 発表場所: Santa Barbara, USA
• [学会発表] Zn-Al系層状複水酸化物のイオン伝導性の評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 忠永清治
  • 学会等名: 2010年電気化学秋季大会
  • 発表場所: 神奈川県 神奈川工科大学
• [学会発表] Preparation of Zn-Al Layered Double Hydroxide Thin Films Intercalated with Anionic Dyes Having Sulfonic Groups through the Sol-Gel Process with Hot Water Treatment (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Tadanaga
  • 学会等名: 3rd International Congress on Ceramics
  • 発表場所: 大阪府 大阪国際会議場
• [学会発表] Novel Inorganic Materials for Polymer Electrolyte and Alkaline Fuel Cells (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Tadanaga
  • 学会等名: 2nd ASEAN-APCTP Workshop on Advanced Materials Science and Nanotechnology
  • 発表場所: Penang, Malaysia(招待講演)
• [学会発表] Mg-Al系層状複水酸化物を電解質に用いたアルカリ形燃料電池 (2009)
  • 著者名/発表者名: 古川佳宏
  • 学会等名: 第50回電池討論会
  • 発表場所: 京都国際会議場(京都府)
  • 年月日: 2009-11-30
• [学会発表] 水溶液からのBaTiO_3の合成におけるPVA添加の効果 (2009)
  • 著者名/発表者名: 鈴木祥平
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第22回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 愛媛大学(愛媛県)
  • 年月日: 2009-09-17
• [学会発表] Mg-Al系層状複水酸化物のイオン伝導性と水素-酸素燃料電池への応用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 古川佳宏
  • 学会等名: 2009年電気化学会秋季大会
  • 発表場所: 東京農工大学(東京都)
  • 年月日: 2009-09-11
• [学会発表] Preparation of Layered Double Hydroxide Thin Films by Hot Water Treatment (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Tadanaga
  • 学会等名: The 4th KIFEE Symposium on Environment, Energy, Materials and Education
  • 発表場所: ノルウェー科学技術大学(ノルウェー)
  • 年月日: 2009-09-08
• [学会発表] Mg-Al系層状複水酸化物を電解質に用いたアルカリ形燃料電池 (2009)
  • 著者名/発表者名: 古川佳宏、忠永清治、林晃敏、辰巳砂昌弘
  • 学会等名: 第50回電池討論会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Mg-Al系層状複水酸化物のイオン伝導性と水素-酸素燃料電池への応用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 古川佳宏、忠永清治、林晃敏、辰巳砂昌弘
  • 学会等名: 2009年電気化学会秋季大会
  • 発表場所: 東京農工大
• [学会発表] Preparation of Layered Double Hydroxide Thin Films by Hot Water Treatment (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Tadanaga
  • 学会等名: The 4th KIFEE Symposium on Environment, Energy, Materials and Education
  • 発表場所: Trondheim, Norway
• [産業財産権] 金属-空気二次電池用空気極触媒層 (2012)
  • 発明者名: 忠永清治、林晃敏、辰巳砂昌弘
  • 権利者名: 大阪府立大学
  • 出願年月日: 2012-03-26
• [産業財産権] 金属-空気二次電池用空気極触媒層 (2012)
  • 発明者名: 忠永清治, 他
  • 権利者名: 大阪府立大学
  • 産業財産権番号: 2012-069432
  • 出願年月日: 2012-03-26