層状ケイ酸塩によるセラミック酸化物ナノハイブリド化とその応用

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01850179
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 服部 信 広島大学, 工学部, 教授 (30034416)
• 研究分担者: 山中 昭司 広島大学, 工学部, 助教授 (90081314)
• キーワード: 層状ケイ塩素 / ナノハイブリッド / 層間化合物 / セラミックス / 粘土 / 吸着

研究概要

1。研究目的
層間化合物は層状結晶とゲスト化学種が原子、分子レベルで均一に複合した理想的なナノハイブリッドである。本研究は、天然に豊富に産出する粘土鉱物のケイ酸塩層と各種セラミック酸化物粒子の、インタ-カレ-ションによるナノハイブリッド化を試み、その特性を生かした新素材の開発を目的とする。
2。研究実績の概要
(1)ナノハイブリッド化によるメソポア多孔体の開発:SiO_2ーTiO_2ゾル粒子による粘土層間架橋多孔体合成時に、オクタデシルトリメチルアンモニウム(OTMA)を細孔のテンプレ-ト剤として用い、反応後層間に取り込まれたOTMAを焼去した。この処理により細孔制御が可能なメソポア多孔体を合成できることを示した。
(2)超臨界乾燥:合成時に水に膨潤した層間架橋ナノハイブリッドは、乾燥する際、気液界面の生成に伴う表面張力の発生により、収縮して亀裂を生じる。気液界面の生成を避けるため、CO_2を用いる超臨界乾燥法を適用した。その結果、層状物質に特有のカ-ドハウス組織のよく発達したモノリス多孔体の開発に成功した。多孔体はミクロとマクロの二重の細孔構造を持ち、きわめて大きい細孔容量を示した。この多孔体は高効率な断熱材への利用が期待できる。
(3)吸着特性の測定:昨年に引き続き種々の溶媒蒸気の吸着特性を測定し、層状セラミックナノハイブリッドは熱処理にかかわらず強い疎水性を示すことを見い出した。
(4)粘土ーリン酸ジルコニウム混合層構造の合成:この混合層構造は粘土母結晶のイオン交換容量を保持し、H^+に強い親和性を示すことを示した。

研究成果

• [文献書誌] 高浜 孝一: "粘土層間架橋多孔体の細孔制御と吸着特性(第1報)ー有機カチオンの添加効果ー" 日本セラミックス協会学術論文誌. 99. 14-19 (1991)
• [文献書誌] K.Takahama: "Supercritical Drying of SiO_2ーTiO_2 Sol Pillared Clays" J.Mat.Sci.
• [文献書誌] S.Yamanaka: "Heat of Immersion of ZrO_2 Pillared Clay in Water" J.Colloid Interface Sci.
• [文献書誌] S.Yamanaka: "Adsorption Properties of ZrO_2 Pillared Clay" J.Colloid Interface Sci.
• [文献書誌] S.Yamanaka: "Preparation and Properties of SiO_2ーFe_2O_3 Sol Pillared Clays with Controlled Pore Structures" J.Colloid Interface Sci.
• [文献書誌] S.Yamanaka: ""Clays Pillared with Ceramic Oxides",Proc.Int.Symp.on Chemistry of Microporous Crystals,Tokyo,'90"," Kodansha/Elsevier,