量子サイズ超微粒子の調製とプロセシング:複合機能材料の創製と利用

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10450286
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 駒沢 勲 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (40029476)
• 研究分担者: 佐藤 博 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助手 (60283743) ; 平井 隆之 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助教授 (80208800)
• キーワード: 超微粒子 / 逆ミセル / 量子サイズ効果 / 複合材料 / ポリマ- / メソポ-ラスシリカ / 光触媒反応 / 水素生成

研究概要

1.逆ミセル系で調製した超微粒子のポリウレタンへの固定化による複合材料の創製
チオールによる表面修飾により逆ミセル系から回収したCdS超微粒子を、エチレングリコ-ルとジイソシアナ-トの重合によりポリウレタン中に固定化した。この複合材料は極性有機溶媒に可溶であり、キャスト法により容易に透明なフィルムを作成できた。粉末光触媒や光学機能フィルムとして、用途に応じた最適な形態で使用できることを示した。
2.逆ミセル中でのジイソシアナ-トのin situ重合を利用する超微粒子固定化複合材料の調製
ジイソシアナ-トと逆ミセル内水相の水との反応によりポリ尿素が生成する反応を利用して、非常に簡便な手法で逆ミセル中のナノサイズ超微粒子を固定化した複合材料を調製できることを見出した。この手法は、チオ-ルによる表面修飾が困難な酸化物超微粒子や金属超微粒子に対しても適用できる点で非常に有用である。取り込まれた超微粒子はポリ尿素の表面近傍に存在しているため固定化触媒としての利用が可能であり、CdSやZnS超微粒子を含むポリ尿素は、水の光分解による水素発生に対して高い光触媒活性を示した。
3.逆ミセル系で調製した超微粒子をメソポ-ラスシリカ細孔へ固定化した複合材料の調製
表面をチオ-ル基で修飾した、数nm径のメソ細孔を有するメソポ-ラスシリカを逆ミセル溶液に投入し、逆ミセル中からの超微粒子の回収・固定化を行った。固定化率は細孔径が大きいほど、粒子径が小さいほど増大し、両者の関係によって固定化率が変化する、いわゆる「粒子ふるい効果」が発現することを初めて見いだした。得られた超微粒子-メソポ-ラスシリカ複合材料は水の光分解による水素発生に対して光触媒活性を示すことを見いだした。

研究成果

• [文献書誌] T.Hirai, M.Miyamoto and I.Komasawa: "Composite Nano-CdS-Polyurethane Transparent Films"Journal of Materials Chemistry. 9(6). 1217-1219 (1999)
• [文献書誌] T.Hirai, H.Okubo and I.Komasawa: "Size-Selective Incorporation of CdS Nanoparticles into Mesoporous Silica"The Journal of Physical Chemistry,B. 103(21). 4228-4230 (1999)
• [文献書誌] T.Hirai, T.Watanabe and I.Komasawa: "Preparation of Semiconductor Nanoparticle-Polyurea Composites Using Reverse Micellar Systems via an in Situ Diisocyanate Polymerization"The Journal of Physical Chemistry,B. 103(46). 10120-10126 (1999)
• [文献書誌] H.Sato, T.Ohtsu and I.Komasawa: "Improvement of the Productivity of Preparation Process for Ultrafine Metal Sulfide Particles Using Reverse Micellar Systems"Journal of Chemical Engineering of Japan. 32(3). 300-306 (1999)
• [文献書誌] H.Sato, N.Asaji and I.Komasawa: "A Population Balance Approach for Particle Coagulation in Reverse Micelles"Industrial & Engineering Chemistry Research. 39(2). 328-334 (2000)
• [文献書誌] H.Sato and I.Komasawa: "Preparation of Concentrated Ultrafine Particles in Reverse Micellar Systems Using Extractant-Metal Ion Complex as a Metal Ion Source"Journal of Chemical Engineering of Japan. 33(2)(印刷中). (2000)