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2005 年度 実績報告書

階層的多孔構造によるナノ反応担体の開発

研究課題

研究課題/領域番号 15206072
研究機関京都大学

研究代表者

中西 和樹  京都大学, 理学研究科, 助教授 (00188989)

研究分担者 宇山 浩  大阪大学, 工学研究科, 教授 (70203594)
キーワード階層的多孔構造 / ゾル-ゲル法 / 超分子鋳型 / シリカ / 有機無機ハイブリッド / 表面修飾
研究概要

有機無機ハイブリッド組成の前駆体としてビス(トリメトキシシリル)エタンを、超分子鋳型効果によるメソ孔のテンプレート剤としてポリエチレングリコール(EO)-ポリプロピレングリコール(PO)-ポリエチレングリコール(EO)トリブロック共重合体を、テンプレート剤の分子集合を促進する添加剤としてトリメチルベンゼンおよびベンジルアルコールを用い、相分離を伴うゾル-ゲル反応を利用して、細孔径分布の狭い連続マクロ孔と、テンプレート剤による整ったメソ孔とを併せ持つゲルを作製した。その結果、テンプレート剤とトリメチルベンゼンおよびベンジルアルコールの3成分の比率を最も重要なパラメーターとして、2次元六方最密構造の円筒状メソ孔をもつマクロ多孔体の生成する組成範囲が見出された。この際に、テンプレート補助剤に濃度と、安定化される棒状ミセルの長さに相関があるため、出発組成に応じて短いミセルが横方向に集合した板状構造、中程度の長さのミセルが集合した俵状構造、および十分長いミセルが集合した繊維状構造、を作り分けることができた。X線回折測定により、いずれのマクロ骨格構造においても2次元六方最密構造の長距離秩序はほぼ単結晶的な高い秩序で存在したが、ミセルの長さが短い場合の方が長距離秩序が高くなる傾向が認められた。
純シリカ組成においては、トリメチルベンゼンを含まない類似組成において、出発組成中の水を高濃度にすることにより、単結晶的なメソ孔秩序をもつ数ミクロンの骨格からなるマクロ多孔体を得ることができた。このシリカゲルを透過型電子顕微鏡による3次元観察したところ、局所的にも高い秩序を保った円筒状メソ孔が確認され、さらに円筒状メソ孔の側壁は多数の横穴によって連結されていることが示唆された。そこで電界放射型走査電子顕微鏡でゲル骨格表面の観察を行ったところ、側壁に多数の長細いメソ孔が認められた。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2006 2005

すべて 雑誌論文 (6件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Phase-Separation-Induced Titania Monoliths with Well-Defined Macropores and Mesostructured Framework from Colloid-Derived Sol-Gel Systems2006

    • 著者名/発表者名
      J.Konishi 他3名
    • 雑誌名

      Chemistry of Materials 18

      ページ: 864-866

  • [雑誌論文] Monolithic O/I-Hybrids with Hierarchically Ordered Meso-and Macropores2005

    • 著者名/発表者名
      K.Nakanishi
    • 雑誌名

      Material Research Society Symposium Proceedings 847

      ページ: EE3.2.1-EE3.2.11

  • [雑誌論文] Monolithic Periodic Mesoporous Silica with Well-Defined Macropores2005

    • 著者名/発表者名
      T.Amatani 他3名
    • 雑誌名

      Chemistry of Materials 17

      ページ: 2114-2119

  • [雑誌論文] Experimental Validation of the Tetrahedral Skeleton Model Pressure Drop Correlation for Silica Monoliths and the Influence of Column Heterogeneity2005

    • 著者名/発表者名
      N.Vervoort 他3名
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry 77

      ページ: 3986-3992

  • [雑誌論文] Tailoring Spontaneous Pillar Structure Using Phase-Separating Organosiloxane Sol-Gel Systems in Micro-Fabricated Grooves2005

    • 著者名/発表者名
      K.Kanamori 他3名
    • 雑誌名

      Journal of Sol-Gel Science and Technology 35

      ページ: 183-191

  • [雑誌論文] Organic-inorganic hybrid polysilsesquioxane monoliths with controlled macro-and mesopores2005

    • 著者名/発表者名
      K.Nakanishi, K.Kanamori
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry 15

      ページ: 3776-3786

  • [図書] 多孔質吸着剤ハンドブック(分担執筆)2005

    • 著者名/発表者名
      中西 和樹
    • 総ページ数
      715
    • 出版者
      フジテクノシステム

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公開日: 2007-04-02   更新日: 2016-04-21  

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