| 研究課題/領域番号 |
19H02504
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| 研究機関 | 弘前大学 |
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研究代表者 |
鷺坂 将伸 弘前大学, 理工学研究科, 准教授 (60374815)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 二酸化炭素 / 分子集合体 / 泡 / 表面修飾 / ナノ粒子 / 分離 / 高圧 |
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| 研究実績の概要 |
2020年度では、2019年度に発見したW/CO2-NDを形成するトリメチルシリル（TMS）基含有低極性化合物Nohead TMSOH4について、その分子構造を基礎として、W/CO2-NDに最適な分子構造を探索した。その結果、分子集合の駆動力を発揮し、水相を保持させる炭化水素鎖について、最適の長さがC5であることを発見した。また、有機溶剤や界面活性剤を用いずに、Nohead TMSOH4によりW/CO2-NDを形成させ、その内部で微粒子合成を行うための装置の最適化を行った。それにより、化合物半導体および貴金属微粒子を調製することに成功した。
2019年度に発見したCO2 foam形成条件（最適なシリカ粒子、温度、圧力、シリカ濃度）において、疎水性および親水性シランカップリング剤を加え、シリカナノ粒子の表面修飾を試みた。CO2 foamの炭酸水環境下では、残念ながら加水分解および重縮合反応の進行は遅く、表面修飾を効率的に行うことはできなかったため、塩酸を加えたより強酸性条件で行ったところ、効率的に反応が進行し、有機溶剤および界面活性剤不要条件で疎水基および親水基修飾されたシリカナノ粒子（界面活性シリカナノ粒子）を調製することに、成功した。調製された界面活性シリカナノ粒子は、未修飾シリカ粒子や、親水性シランカップリング剤のみまたは疎水性シランカップリング剤のみを修飾したものに比べ高い乳化状態安定化効果を与えた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
W/CO2-ND中でのナノ粒子の合成や、W/CO2-ND安定化剤分子およびナノ粒子合成装置の最適化がうまく進められており、またCO2 foamを利用したナノ粒子の表面修飾や分離も可能であることが確認できたため
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| 今後の研究の推進方策 |
前年度と同様に、研究(1) W/C-ND安定化剤の開発，(3)C/W泡によるナノ粒子の抽出＋表面処理技術の開発を行うとともに、(2) W/C-NDを利用したナノ粒子の合成→表面処理→分離・回収技術の最適条件および最適材料の解明も行う。(1)では，昨年度開発に成功した非フッ素系W/C-ND安定化剤の構造{(CH3)3SiCH2CH2CH2}2-Ph-C(=O)-C5H11)をもとにして、汎用性の高い、安価で水分散性能の高い分子を開発する。具体的には、分子形状を円錐型とし、トリメチルシリル基に代わり、t-ブチル基を代用する。研究(3)では，シリカ粒子だけでなくその他の無機粒子（例えばアルミナ粒子）などでC/W泡を形成させ、C/W泡に含まれる粒子に対し、ヤヌス化を行う。ヤヌス化には，CO2溶解性の表面処理剤と親水性表面処理を、表面シリル化の触媒としてC/W泡環境で自然に発生する炭酸水や、必要であれば塩酸を利用する。共焦点顕微鏡や電子顕微鏡等によりヤヌス粒子の表面構造観察を試みる。さらに，その情報をもとにしてどのような材料(ナノ粒子材料および表面処理剤)，どのような実験条件でヤヌス化が可能か探る。研究(2)では、ナノ粒子の前駆体を含むW/C-NDを調製し，種々の実験条件で行う。その後，表面処理剤として酸無水物（無水オクタン酸など）を加えて，W/C-NDの水と加水分解反応させると同時にナノ粒子の表面修飾を進行させ，無機/有機ハイブリッドナノ粒子を調製する。物性評価から，合成条件と粒子物性の関係を明らかにし，目的粒子を得るための最適条件を探索する。
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