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無機ナノシートを用いた光機能性無機―有機融合液晶の構築

公募研究

研究領域融合マテリアル:分子制御による材料創成と機能開拓
研究課題/領域番号 25107728
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関九州工業大学

研究代表者

中戸 晃之  九州工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10237315)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2014年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2013年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワード無機ナノシート / コロイド液晶 / 多成分多相系 / 階層構造 / 半導体光触媒 / 水素発生 / 相分離 / リオトロピック液晶 / セルロース
研究実績の概要

本研究の目的は、半導体光触媒活性をもつ層状ニオブ酸のナノシート液晶を機能性有機分子などと融合させ、光機能性の融合マテリアルを構築することである。無機ナノシート液晶を融合マテリアルの基盤物質に用いることで、液晶性に由来するマクロ集積構造を形成させ、特異な光機能を発現する新規材料系の創出を期待した。平成26年度は、ナノシート液晶のマクロ集積の多様化と、ナノシートの集積を利用した光触媒系の構築とを検討した。
ナノシート液晶のマクロ集積は、液晶のドメイン成長制御と外場配向とを組み合わせることで、sub-mm~mmスケールのマクロ構造を形成させる技術で、網目状および縞状のマクロ構造が得られる。構造形成を詳細に調べたところ、網目状構造の形成にあっては、ナノシート濃度が主たる制御因子であり、ナノシート濃度が高くなるに連れ、単離構造から網目構造さらには入れ子構造へと変化することがわかった。縞状構造については、縞の形成がナノシートの沈降に伴う過渡的な現象であり、ナノシートドメインの沈降に伴う変形と連結が生じ、これによってナノシートが縞状に連なることがわかった。
ナノシートの集積を利用した光触媒系として、半導体光触媒活性をもつニオブ酸ナノシートを粘土ナノシートと混合し、これに白金助触媒を加え、さらに高濃度のNaClで粒子成分をヘテロ凝集させた多成分系を構築した。その結果、水からの光触媒的水素発生において、特異な活性向上が見られた。ニオブ酸と粘土の2種類の粒子を含み、白金助触媒が粘土粒子に担持され、さらにNaClを加えたヘテロ凝集系が最高の活性を示し、この活性は、粘土とNaClのいずれか一方が欠けても発現せず、電解質をCaCl2に代えても発現しない。また、白金助触媒は、光不活性な粘土に担持した方がニオブ酸ナノシートに担持した系よりも活性が高くなった。

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

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 6件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (18件) (うち招待講演 6件)

  • [雑誌論文] Synergistic Photocatalytic Hydrogen Evolution over Oxide Nanosheets Combined with Photochemically Inert Additives2015

    • 著者名/発表者名
      Teruyuki Nakato, Takako Fujita, Emiko Mouri
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 17 号: 8 ページ: 5547-5550

    • DOI

      10.1039/c4cp06083k

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Flow-induced Assembly of Colloidal Liquid Crystalline Nanosheets toward Unidirectional Macroscopic Structures2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Nono, Emiko Mouri, Munetaka Nakata, Teruyuki Nakato
    • 雑誌名

      Journal of Nanoscience and Nanotechnology

      巻: 15

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 粘土粒子のマクロな集合状態にもとづく光化学反応の制御2015

    • 著者名/発表者名
      中戸晃之
    • 雑誌名

      粘土科学

      巻: 53 ページ: 59-62

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 無機ナノシート液晶の外場配向とマクロ組織化2014

    • 著者名/発表者名
      中戸晃之
    • 雑誌名

      C & I Communication

      巻: 39(4) ページ: 9-11

    • NAID

      40020460134

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [雑誌論文] Decomposition of a Cyanine Dye in Binary Nanosheet Colloids of Photocatalytically Active Niobate and Inert Clay2014

    • 著者名/発表者名
      Teruyuki Nakato, Sae Inoue, Yuuki Hiraragi, Jun Sugawara, Emiko Mouri, and Hirofumi Aritani
    • 雑誌名

      Journal of Materials Science

      巻: 49 号: 2 ページ: 915-922

    • DOI

      10.1007/s10853-013-7777-8

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Panoscopic Organization of Anisotropic Colloidal Structures from Photofunctional Inorganic Nanosheet Liquid Crystals2014

    • 著者名/発表者名
      Teruyuki Nakato, Yoshihiro Nono, Emiko Mouri, and Munetaka Nakata
    • 雑誌名

      Physical Chemistry and Chemical Physics

      巻: 16 号: 3 ページ: 955-962

    • DOI

      10.1039/c3cp54140a

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multiphase Coexistence and Destabilization of Liquid Crystalline Binary Nanosheet Colloids of Titanate and Clay2014

    • 著者名/発表者名
      Teruyuki Nakato, Yoshie Yamashita, Emiko Mouri, and Kazuyuki Kuroda
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 10 号: 18 ページ: 3161-3165

    • DOI

      10.1039/c3sm52311j

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of Clay-Water Interface on the Photoindued Electron Transfer from Ruthenium-bipyridyl Complex to Methylviologen2013

    • 著者名/発表者名
      Teruyuki Nakato, Shoko Watanabe, Takako Fujita, and Emiko Mouri
    • 雑誌名

      Clay Science

      巻: 17 ページ: 23-29

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 低次元無機粒子のマクロな凝集状態は光化学反応を制御するか2015

    • 著者名/発表者名
      中戸晃之
    • 学会等名
      日本化学会第95春季年会
    • 発表場所
      船橋市
    • 年月日
      2015-03-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 半導体ナノシート液晶の一方向組織体の形成2015

    • 著者名/発表者名
      毛利恵美子,南野佳宏,中戸晃之
    • 学会等名
      日本化学会第95春季年会
    • 発表場所
      船橋市
    • 年月日
      2015-03-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 半導体ナノシート液晶による光化学反応2014

    • 著者名/発表者名
      中戸晃之
    • 学会等名
      山口大学と九州工業大学の光機能材料開発
    • 発表場所
      山口市
    • 年月日
      2014-12-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ナノシート液晶 --無機結晶から得られるコロイド液晶--2014

    • 著者名/発表者名
      中戸晃之
    • 学会等名
      信州コロイド&界面科学研究会第11回セミナー
    • 発表場所
      長野市
    • 年月日
      2014-11-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 層状酸化物ナノシート液晶のマクロ組織化2014

    • 著者名/発表者名
      中戸晃之,南野佳宏,毛利恵美子
    • 学会等名
      第58回粘土科学討論会
    • 発表場所
      福島市
    • 年月日
      2014-09-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 無機ナノシート液晶のマクロ組織化における制御因子2014

    • 著者名/発表者名
      中戸晃之,南野佳宏,毛利恵美子
    • 学会等名
      第63回高分子討論会
    • 発表場所
      長崎市
    • 年月日
      2014-09-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 高度に配向した無機シート状粒子の散乱挙動2014

    • 著者名/発表者名
      山口大輔,中戸晃之,宮元展義,小泉 智,八木直人,太田 昇,川勝年洋,橋本竹治
    • 学会等名
      第63回高分子討論会
    • 発表場所
      長崎市
    • 年月日
      2014-09-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 無機ナノシート液晶の高次構造形成における制御因子2014

    • 著者名/発表者名
      毛利恵美子,南野佳宏,中戸晃之
    • 学会等名
      第65回コロイドおよび界面化学討論会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-09-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Colloidal Liquid Crystals of Inorganic Nanosheets: Hierarchical Structures Toward Macroscopic Scales2014

    • 著者名/発表者名
      Teruyuki Nakato, Yoshihiro Nono, Emiko Mouri
    • 学会等名
      15th IUMRS-International Conference in Asia (IUMRS-ICA 2014)
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 年月日
      2014-08-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Nano-to-Macro Hierarchical Organization of Nanosheet Liquid Crystals2014

    • 著者名/発表者名
      Emiko Mouri, Yoshihiro Nono, Teruyuki Nakato
    • 学会等名
      15th IUMRS-International Conference in Asia (IUMRS-ICA 2014)
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 年月日
      2014-08-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Panoscopic Structures of Colloidal Liquid Crystals of Inorganic Nanosheets Prepared from a Crystalline Layered Oxide2014

    • 著者名/発表者名
      Teruyuki Nakato, Yoshihiro Nono, Emiko Mouri
    • 学会等名
      25th International Liquid Crystal Conference (ILCC 2014)
    • 発表場所
      Dublin, Ireland
    • 年月日
      2014-07-03
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Inorganic Colloid Liquid Crystals: Crossroads of Soft and Hard Matter

    • 著者名/発表者名
      Teruyuki Nakato
    • 学会等名
      Pure and Applied Chemistry International Conference 2014 (PACCON 2014)
    • 発表場所
      Khon Kaen, Thailand
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Nanosheet Liquid Crystals: Hierarchical Soft Structures Constructed by Inorganic Nanocrystals

    • 著者名/発表者名
      Teruyuki Nakato, Yoshihiro Nono, and Emiko Mouri
    • 学会等名
      Japan-Taiwan Joint Workshop on Nanospace Materials
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 粘土-チタン酸2成分系ナノシートコロイドの相挙動

    • 著者名/発表者名
      中戸晃之,山下佳恵,毛利恵美子,黒田一幸
    • 学会等名
      第57回粘土科学討論会
    • 発表場所
      高知市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 液晶性無機ナノシート分散体の階層的マクロ組織化

    • 著者名/発表者名
      中戸晃之,南野佳宏,毛利恵美子
    • 学会等名
      第62回高分子討論会
    • 発表場所
      金沢市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 外場印加による酸化物ナノシート液晶の階層的マクロ組織化

    • 著者名/発表者名
      毛利恵美子,南野佳宏,中戸晃之
    • 学会等名
      第64回コロイドおよび界面化学討論会
    • 発表場所
      名古屋市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 半導体と粘土からなる2成分系ナノシート液晶中での光化学反応

    • 著者名/発表者名
      中戸晃之,山田佳美,井上沙衣,毛利恵美子
    • 学会等名
      第32回固体・表面光化学討論会
    • 発表場所
      新宿区
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 無機ナノシートと棒状粒子の混合による相分離型コロイド液晶の形成

    • 著者名/発表者名
      中戸晃之,中嶋基貴,水江太紀,毛利恵美子
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会
    • 発表場所
      名古屋市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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