イオンビームによる自己高機能化型有機-無機転換ナノファイバーに関する研究

2008 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19350115
• 研究機関: 独立行政法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: 杉本 雅樹 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究副主幹 (90354943)
• 研究分担者: 伊藤 洋 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 技術副主幹 (00414574) ; 出崎 亮 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究員 (10370355) ; 山本 春也 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究主幹 (70354941) ; 吉川 正人 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究主幹 (40354948) ; 関 修平 大阪大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (30273709)
• キーワード: ナノファイバー / 有機-無機転換 / SiCセラミックス / ポリカルボシラン / パラジウム / 触媒担持 / 高セラミック収率 / ポリマーブレンド

研究概要

触媒性能を有する高機能SiCセラミックナノファイバーの開発を目指し、出発物質となる新規なセラミック前駆体高分子材料を合成した。ケイ素系高分子のポリカルボシラン(PCS)と金属錯体の酢酸パラジウム(Pd(OAc)_2)の溶液を混合・乾燥することにより、新規前駆体を得た。得られた前駆体を分析した結果、PCSとPd(OAc)_2の間で混合時に架橋反応が起こること、焼成時にSiCセラミックスに転換される割合がPCSのみの場合の約56%に対して、81%まで増加することが明らかになった。すなわち、Pd(OAc)_2はPCSの架橋剤として作用することを明らかにした。このことは、前駆体からSiCセラミックスを合成する上で歩留まりが向上することを示す。また、合成した前駆体を不活性ガス中で焼成することによって得られたPd担時SiCセラミックスは、COガスを酸化してCO_2ガスを生成する触媒効果を示した。
以上のことから、前駆体高分子材料を調製することにより、比較的簡便な方法で様々な高機能セラミック材料を合成できる可能性を見出した。本研究でこれまでに開発してきたイオンビーム照射によるSiCナノファイバーの合成方法に、本研究で合成した前駆体高分子材料を出発原料として適用することにより、触媒性能を有するSiCナノファイバーの合成が可能である。これにより、ナノファイバーの最大の特徴である大比表面積を活かした、高効率触媒担持SiCセラミックナノ構造体の開発が期待できる。

研究成果

• [雑誌論文] Synthesis of Ceramic Nano fiber from Precursor Polymers by Ion Beam Irradiation (2008)
  • 著者名/発表者名: Masaki Sugimoto
  • 雑誌名: Transactions of the Materials Research Society of Japan 33[4] ページ: 1027-1030
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multi-Functional Polymer Nanowires with Ultra-high Aspect Ratio Produced by Single Particle Nano-fabrication Technique (2008)
  • 著者名/発表者名: Shu Seki
  • 雑誌名: J. Photopolym. Sci. Technol. 21[4] ページ: 541-543
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sugar Nanowires Based on Cyclodextrin Prepared by Single Particle Nano-fabrication Technique
  • 著者名/発表者名: S. Watanabe
  • 雑誌名: Radiat. Phys. Chem. (印刷中)
  • 査読あり
• [学会発表] プレカーサー法による触媒担持SiC系材料の合成 (2009)
  • 著者名/発表者名: 出崎亮
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2009年年会
  • 発表場所: 野田(千葉県)
  • 年月日: 20090316-20090318
• [学会発表] セラミック前駆体高分子薄膜へのイオン照射効果 (2008)
  • 著者名/発表者名: 杉本雅樹
  • 学会等名: 第3回高崎量子応用研究シンポジウム
  • 発表場所: 高崎(群馬県)
  • 年月日: 20081009-20081010
• [学会発表] SiC系セラミックプレカーサーとしてのケイ素系ポリマーブレンドの放射線酸化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 出崎亮
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第21回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 小倉(福岡県)
  • 年月日: 20080917-20080919
• [学会発表] イオン照射による機能性セラミック・ナノファイバーの合成 (2008)
  • 著者名/発表者名: 杉本雅樹
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第21回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 小倉(福岡県)
  • 年月日: 20080917-20080919
• [産業財産権] ケイ素系ポリマーから高収率で炭化ケイ素材料を合成する方法 (2009)
  • 発明者名: 出崎亮, 他
  • 権利者名: 日本原子力研究開発機構
  • 産業財産権番号: 特願2009-046288
  • 出願年月日: 2009-02-27
• [産業財産権] ナノファイバー及びその製造法 (2008)
  • 発明者名: 杉本雅樹, 他
  • 権利者名: 日本原子力研究開発機構、大阪大学
  • 産業財産権番号: 特願2008-236572
  • 出願年月日: 2008-09-16