| 研究課題/領域番号 |
15360416
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
新井 邦夫 東北大学, 大学院・環境科学研究科, 教授 (10005457)
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| 研究分担者 |
野中 利之 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (50237856)
渡邊 賢 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (40312607)
陶 究 東北大学, 大学院・環境科学研究科, 助手 (60333845)
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| キーワード | 超臨界水 / 水熱合成 / 金属酸化物 / ナノサイズ微粒子 / マイクロチャネル / 溶解度 / 流通式装置 |
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| 研究概要 |
近年、その用途の多様性から注目を集めているナノサイズ金属酸化物微粒子の新規合成法として、申請者のグループが提案している急速昇温式超臨界水熱合成法の特徴を最大限に引き出すために、本年度は下記の点について研究を行った。
昨年度作製した流通式超臨界水熱合成装置において、ナノサイズ微粒子合成の鍵となる急速昇温用混合部のマイクロ化を試みた。その上で、通常水中での溶解度が高くナノサイズ化が困難である酸化亜鉛微粒子合成を対象系とし、まず、我々が開発した超臨界水中での種々の反応平衡定数の予測手法を用いて酸化亜鉛の溶解度計算を行い、高過飽和度を得られる温度、圧力、アルカリ濃度の条件を推定した。その後、決定した条件において、硫酸亜鉛と水酸化カリウムを原料として用いて水熱合成実験を行った。その結果、平均粒子径9nmの粒子を連続的に得ることに成功した。
次に、酸化亜鉛微粒子がその形態に応じた粒子特性を示すことに着目し、上述した流通式装置において原料の昇温手法や混合順序について粒子形態に及ぼす影響について溶解度の計算結果と合わせて検討を行った。その結果、これらの操作変数を適切に制御することで、酸化亜鉛のナノ粒子だけでなく、ナノロッド、ナノワイヤーの合成が可能であることが明らかとなった。これは本手法のナノサイズ微粒子合成だけでなく、形態を制御したナノサイズ結晶の製造技術としての高い能力を示しており、今後更なる展開が期待される。
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