ソフト溶液化学反応によるシリカ被覆セリアナノ粒子の合成と紫外線遮蔽特性

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13555239
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 佐藤 次雄 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (90091694)
• 研究分担者: 内田 聡 東北大学, 多元物質科学研究所, 助手 (18030547) ; 殷 シュウ 東北大学, 多元物質科学研究所, 講師 (40271994)
• キーワード: セリア / ソフト溶液反応 / ナノ粒子 / 酸化触媒活性 / 光触媒活性 / 紫外線遮蔽能 / 光触媒活性 / 金属イオン固溶

研究概要

塩化セリウム水溶液と水酸化ナトリウム水溶液を40℃で反応させた後、過酸化水素と反応させるソフト溶液反応によりセリアナノ粒子を合成し、セリアの形態、酸化触媒活性、光触媒活性、紫外線遮蔽能および可視部での透明性について評価した。試料の形態は、反応pHおよび金属イオンの固溶により著しく変化した。すなわち、pH12付近のアルカリ性水溶液中では柱状、pH6〜7の中性水溶液中では球状の試料が得られ、カルシウムイオンや亜鉛イオンを固溶すると著しく粒径が減少した。セリアの酸化触媒活性は2価金属イオンの固溶により著しく減少し、特にカルシウムイオンと亜鉛イオンが効果的であった。また、セリアおよび金属イオン固溶セリアのいずれも光触媒活性は、チタニアより著しく低いことが明かとなった。カルシウムイオンや亜鉛イオンを固溶によりセリアの紫外線遮蔽能が向上し、可視部での透明性が向上した。紫外線遮蔽能の向上は、微粒子化により粒子の充填が密になったためと考えられ、可視部での透明性の向上は微粒子化による光散乱の減少によるものと考えられる。また、一般にセリアは黄色を呈するが、pH6付近で合成したセリアに非晶質セリアを被覆すると白色を呈することを見い出した。現在白色化のメカニズムおよび白色セリアの光化学特性について検討している。

研究成果

• [文献書誌] S Yabe, M Yamashita, S Momose, S Yoshida, K Hasegawa, S Yin, T Sato: "Synthesis and Photochemical Properties of Celcia-Doped Ceria Nanoparticles Coated with Amorphous Silica"Journal of the Society of Inorganic Materials, Japan. 8巻. 428-433 (2001)
• [文献書誌] S Yabe, M Yamashita, S Momose, K Tahira, S Yoshida, R Li, S Yin, T Sato: "Synthesis and UV-shielding Properties of Metal Oxide Doped Ceria via Soft Solution Chemical Process"International Journal of Inorganic Materials. 3巻. 1003-1008 (2001)
• [文献書誌] T Sato, S Yabe: "Advanced Researches for Inorganic UV light Shielding Materials"Kagaku. 56巻. 66-67 (2001)
• [文献書誌] 佐藤次雄, 殷シュウ, 矢部信良: "セリア系新規紫外線しゃへい剤の開発"Journal of the Society of Inorganic Materials, Japan. 9. 67-75 (2002)