| 研究課題/領域番号 |
26810118
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| 研究機関 | 早稲田大学 |
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研究代表者 |
黒田 義之 早稲田大学, 高等研究所, 助教 (50638640)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 層状複水酸化物 / ハイブリッド / 三脚型配位子 / 超格子 / 触媒 / ナノシート |
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| 研究実績の概要 |
本研究ではナノサイズ効果の観点からホスト－ゲスト系化合物の構造制御、機能評価を行い、環境・エネルギー材料へ応用することを目指している。本年度は、本研究により合成されたナノ構造材料の機能評価を中心に研究を行った。
研究代表者らは、昨年度までに三脚型配位子を用いた層状複水酸化物ナノ粒子の合成と、界面活性剤を鋳型とする多孔質化を達成している。本年度、集合構造の制御されたLDHナノ粒子を用い、色素を高速に吸着できることを明らかにした。また、これらの試料を熱処理し、塩基性多孔体を調製した。これを固体塩基触媒としてKnoevenagel反応の活性を評価したところ、バルク層状複酸化物から調製した触媒に比して極めて高い活性が見られた。この活性は、比表面積の差から想定される値を大きく上回っており、ナノサイズ化による特異効果によると推定される。
一方、昨年度三脚型配位子と層状水酸化物からなるハイブリッド化合物を合成したが、これが極めて高いインターカレーション能を有することを明らかにした。通常、水酸化マグネシウムは殆どインターカレーション能を持たないが、三脚型配位子と複合化することで、水、アルコール、DMSO等の分子を容易にインターカレートすることがわかった。さらに、これらの溶媒中で容易に剥離し、ナノシートを得ることが出来た。
サブテーマとして、シリカナノ粒子を用いたナノ構造制御プロセスの開発を検討していたが、本年度はシリカナノ粒子に強力な融剤であるLiと構造補強のためのカーボンを導入し、焼成することで、骨格を単結晶クオーツへ結晶化させた。これにより、単一構造中にナノ構造と結晶構造の2種類の単結晶構造を有するメソポーラスクオーツの合成に成功した。
以上より、本年度は種々の新材料を合成すると共に、それらが従来には無い新機能を有することを明らかにすることが出来た。
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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
本年度は新物質の機能評価を中心に計画していた。当初予定していた層状複水酸化物ナノ粒子の機能評価は順調に進展しており、加えて三脚型配位子と金属水酸化物からなる新規ハイブリッドや、二重の単結晶構造を有する超格子材料など、当初の予定した以上に興味深い物質の合成にも成功している。これらの新材料を用い、本研究の目的を多角的に検討することができている。環境・エネルギー材料として触媒、環境浄化、二次電池等を予定しているが、触媒や環境浄化材料としての機能評価に一定の進展がある。以上より、本研究は順調に進展していると判断する。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、本年度までに合成に成功した新材料の機能評価を進め、応用に向けた研究展開をはかる。層状複水酸化物ナノ粒子を用いた触媒反応の検討については、ナノサイズ効果の起源を明らかにするため、表面分析を実施する。新規ハイブリッドについては、ナノシートを用いた表面コーティングや電極触媒としての利用を検討する。二重の単結晶構造を有するメソポーラスクオーツは、クオーツ構造に由来する圧電性が発現可能かを検討し、電気的に空間構造を変化させられる新材料としての利用が可能かを検討する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本年度は、科研費以外の企業や財団による単年度の研究助成を多く受けることができた。機器、器具等は複数のテーマでも共通に利用することができたため、科研費による支出を比較的抑えることが出来た。また、出張旅費等についても、研究内容を制限しない補助等を受けることができたため、科研費による支出を抑えることが出来た。
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| 次年度使用額の使用計画 |
研究が順調に進んでおり、次年度は新たに触媒や二次電池、圧電性能の評価といった応用面での評価を推進することとなる。次年度使用分を利用し、当初計画以上に測定設備を拡充し、研究を一層加速する。具体的には、触媒反応器、電気化学測定装置、構造シミュレーション用計算機・ソフトウェア等を検討する。
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