| 研究課題/領域番号 |
25420737
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 研究機関 | 東京都市大学 |
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研究代表者 |
高橋 政志 東京都市大学, 工学部, 教授 (90328930)
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| 研究分担者 |
江場 宏美 東京都市大学, 工学部, 准教授 (90354175)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 二酸化チタン薄膜 / 相分離LB膜 / 有機分子組織体 / シリカ/チタニア複合粒子 |
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| 研究概要 |
本研究では様々な反応マトリックスを用いた複合酸化チタン材料の調製法開発を目的としている。H25年度は、主にテンプレートとして「長鎖アルキルアミンベースの混合LB膜」と「長鎖アルキルシラン化合物のミセル」の利用について検討を行った。前者においては、混合する膜物質を数種類探索し、長鎖アルキルアミン/炭化フッ素系アルコール系において膜面内における相分離構造を確認した。このLB膜は混合した膜分子の分子長の差に一致する0.6nmの凹凸が表面に観察された。チタニア層の形成はLB膜を前駆体水溶液に作用させることで進行し、その生成量は長鎖アルキルアミンの累積量に依存した。これよりチタニア層の構造はLB膜組成や累積層数によって制御できることが明らかとなり、焼成処理後は0.2nm厚の二酸化チタン薄膜が形成されることを実証できた。後者については、アンモニウム基をもつシラン化合物の溶液にチタニア前駆体を様々なモル比で作用させ、これによりSi:Ti=1:1の溶液中では平均158nmの粒子の生成を確認した。これはアルコキシシリル基どうしの反応によってミセル形状が固定された後にチタニアが生成した構造を持つと考えられ、シラン分子中でアンモニウム基とアルコキシシリル基の位置が近いためシロキサン結合とチタニア層が高度に複合化していることが示唆される。このシリカ/チタニア複合粒子からシリカ成分を除去したところ、直径約10 nmの繊維状の構造が得られた。加えて、エチレングリコールを用いたソルボサーマル合成環境下での界面活性剤の鋳型効果を調べるため、二酸化チタン以外の金属酸化物（Bi2MoO6およびBiVO4）についても調製を試みた。検討した界面活性剤の中では長鎖アルキルアンモニウム塩が焼成試料の微細化に対して効果が大きく、色素吸着特性および触媒活性の向上が認められた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
平成25年度の当初研究計画にあげた項目、「LB膜中での相分離に基づく酸化チタン薄膜の直接パターニング」と「無機層状化合物ナノシートと酸化チタン層とのヘテロ積層構造」のうち、後者については翌年以降の課題とし、代わりに「シラン化合物が形成するミセルを利用したシリカ/酸化チタンナノ多孔質材料」を先行して実施した。「研究実績の概要」に示したとおり、これらの課題について薄膜や複合微粒子の調製を検討して一定の成果をあげることができた。しかし、試料調製条件と得られる構造との関係についてはまだ不明な点が残されており、試料調製法などを工夫して探索を継続する予定である。特に、TEM測定の制約のため粒子の微細構造観察が十分でなかったことから、達成度は「やや遅れている」とした。なお、これらと並行して進めた「ソルボサーマル合成環境下での界面活性剤の鋳型効果」についてはCSJ化学フェスタや日本化学会春季年会で発表を行った。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成26年度はさらに研究の深化と発展をはかる。具体的には、作年度の研究で積み残された課題の実施に加えて、「無機層状化合物ナノシートと酸化チタン層とのヘテロ積層構造の作製」、「ジアルキルアンモニウム塩のベシクルをテンプレートとした中空構造酸化チタンの作製」を試みる。また、得られた試料については光触媒活性や電極材料としての機能性についても評価を行う。なお、昨年度実施した実験の微粒子調製プロセスにおいて、分散液から微粒子を分離・乾燥させる段階で粒子どうしが凝集してしまい、微細構造の観察が難しかった。そこで今年度の一つの改良点として、粉末試料取り出す際に凍結乾燥を導入してできるだけ凝集による構造変化を防ぐこととする。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
次年度に本年度の未使用予算額217,159円を使用する予定である。これは物品費の使途を紫外可視分光光度計の積分球から交流解析用ソフトに変えたために残ったものである。
次年度はこの額と次年度の支払い請求額を合わせて主として物品費の消耗品として執行する。消耗品の内容は試薬類、ガラス器具、カンチレバーなどを予定している。なお、繰越額が大きくないことから、予算執行計画に大きな変更はない。
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