有機無機層状結晶を配向分散したポリマー複合材料の光機能制御

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11450326
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 菊田 浩一 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (00214742)
• 研究分担者: 松山 一夫 日本油脂株式会社, 化学品研究所, 所長(研究職) ; 志知 哲也 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (90293654) ; 高木 克彦 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (60023264)
• キーワード: 層状酸化物 / インターカレーション / フォトクロミズム

研究概要

緒言 有機物がインターカレーションするホスト材料として、層状ニオブ酸化物を中心とした化合物を選択し、高温焼成による合成と水熱法による合成についての検討を開始した。また、配向制御のための新しい手法として、層状ホストを大面積の基板上にも合成できる手法として、電気泳動を利用した積層膜の作製を試み、さらにインターカレーション挙動の検討を行った。
実験方法 層状ニオブ酸化物の合成は、酸化ニオブと炭酸カリウムとの焼成と酸化ニオブと水酸化カリウムの水熱反応の二種類を試みたが、比較的小さな結晶が容易に合成できる焼成法で得られた結晶を中心に利用した。この結晶に対して電子授受が考えられるビオロゲン化合物のイオン交換について検討を行った。さらに、配向積層薄膜作製のための基礎検討として、水溶液中でのモンモリロナイトの電気泳動による製膜とインターカレーション挙動をXRD等により調べ、分子配向についての検討を、偏光可視紫外分光法、及び赤外分光法によって行った。
結果と考察 走査電子顕微鏡の観察から、数十μmの層状ニオブ酸カリウムは、インターカレーションによって層の剥離が観察され、この際の複合粒子の形態、積層状態、層間隙の大きさは、用いたビオロゲンの種類によって大きく変化する。そして紫外線照射による変色も、明らかな違いが観察された。スペクトルの大きな変化は、比較的小さなビオロゲンに限られており、層間での配向構造と密接な関連が確かめられた。
層状ホストの配向制御のために利用した電気泳動では、1-4%程度のかなり高濃度の分散体中において配向性の良い積層体が得られた。乾燥後は、非常に配向性が高いことがXRD測定から認められ、さらに、水溶液中でのアルキルピリジニウムのインタカレーションも、配向性を保ったまま行うことが可能となった。透明導電性基板上では、偏光分光によって層間における分子の傾きが求まり、XRDの測定結果と良い一致を示した。

研究成果

• [文献書誌] Takagi,K, Saito,N., K.Shichi,T., Sawaki,Y.: "Intercalation of aliphatic carboxylates in LDH: Selective photochemical hydrogen abstraction by benzophenone-carboxylate"Chem. Lett.. 275-276 (1999)
• [文献書誌] Kikuta,K., A.Fukaya, Takagi,K.: "Preparation of Photoreactive Zirconium Precursors Stabilized by Aromatic Diethanolamines and Its Application for Fine Patterning"J. Ceram. Soc. Japan. 107. 772-774 (1999)
• [文献書誌] Kikuta,K., Suzumori,K., Takagi,K.: "Patterning of Tin Oxide from Photoreactive Precursor Solutions Prepared via the Addition of N-Phenyldiethanolamine"J. Am. Ceram. Soc.. 82. 2263-2265 (1999)
• [文献書誌] Shichi,T, Takagi,K. Sawaki,Y.: "Benzophenone-sensitized cyclodimerization of cinnamic acid in LDH clay interlayers: A study of the sensitization behavior"Clay Science. 10. 503-517 (1999)
• [文献書誌] Kikuta,K., Takagi,K., Hirano,S.: "Photoreaction of Titanium-Based Metal-organic Compounds for Ceramic Fine Patterning"J. Am. Ceram. Soc.. 82. 1569-1572 (1999)
• [文献書誌] T.Kanoh, Shichi,T., Takagi,K.: "Mono- and bilayer equilibria of stearate self-assembly formed in LDH Interlayers by changing the intercalation temperature"Chem. Lett.. 117-118 (1999)
• [文献書誌] 井上晴夫、高木克彦、朴鐘震: "光化学 I"丸善(株). 204 (1999)