| 研究領域 | 元素ブロック高分子材料の創出 |
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| 研究課題/領域番号 |
24102002
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| 研究機関 | 早稲田大学 |
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研究代表者 |
菅原 義之 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (50196698)
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| 研究分担者 |
井戸田 直和 早稲田大学, 理工学術院, 助教 (60451796)
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| 研究期間 (年度) |
2012-06-28 – 2017-03-31
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| キーワード | 元素ブロック / 金属酸化物 / 表面修飾 / ナノ粒子 / ナノシート |
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| 研究概要 |
金属酸化物ナノ粒子の作製として、チタニアナノ粒子の新しい合成手法を開発した。Urea Hydrogen Peroxide (UHP)は、尿素 (H2NCONH2)と過酸化水素 (H2O2)の1:1の付加体である。UHPはこれまで主に酸化剤としてエポキシ化などの有機反応に用いられてきたが、金属酸化物ナノ粒子の合成においてもUHPは大きなポテンシャルを有し、UHPと酸素を含まない遷移金属化合物を用いることにより、酸素量を直接制御した酸化物合成が可能となる。そこで、二酸化チタン (TiO2)ナノ粒子の作製を、UHPと四塩化チタン（TiCl4）からCH2Cl2を用いたソルボサーマル条件下で行った。UHPとTiCl4をオートクレーブに入れ、80℃で30〜40時間熱処理して得られた生成物は白色粉末であった。X線回折分析から、Anatase型TiO2に帰属可能なブロードな回折線のみを観測した。Anataseの(101)面の回折線を用い、シェラー式から求めた結晶子径は8-9 nmであった。TEM観察では、約5 nmの楕円体粒子を観測した。ラマン分光法でも、Anatase型TiO2に帰属可能なバンドのみを観測した。154 cm-1付近のEgバンドの位置は粒子径によってシフトすることが知られているが、観測されたEgバンドの位置（153-154 cm-1）はナノ粒子の生成を示していた。IRスペクトルにおいては、v(Ti-O)に帰属可能な吸収帯に加え、尿素に帰属可能な吸収帯を観測した。特に、v(Ti-OCN-Ti)モードに帰属される吸収帯を1561-1562 cm-1付近に観測したことは、尿素のNH2基がTiO2ナノ粒子と相互作用していることを示している。また、得られた試料は容易に水に再分散し、その分散液はチンダル現象を示した。これは表面に尿素が吸着しているためと考えられた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究は、１)遷移金属単純酸化物ナノ粒子への有機ホスホン酸などの分子による表面修飾技術の開発、２)遷移金属単純酸化物ナノ粒子への重合可能な官能基の導入による元素ブロック作成、３)遷移金属複合酸化物での元素ブロック作製を検討する計画である。昨年度すでに重合可能な官能基の二酸化チタン表面への導入に成功しており、元素ブロック高分子への展開に向け順調に推移している。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成26年度は、ナノ粒子並びにナノシートを用いた元素ブロックの作製、ナノ粒子を用いた元素ブロックの重合に関する基礎的検討、元素ブロックの物性評価について、研究を展開し、無機ナノ構造を活用した元素ブロック高分子材料の創出に向けて、研究を推進する。
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