希土類酸化物ナノチューブ・ナノポーラス材料の鋳型合成と応用技術の開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14350354
• Research Institution: University of Miyazaki
• Principal Investigator: 木島 剛 宮崎大学, 工学部, 教授 (90040451)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 関田 正実 物質・材料研究機構, 物質研究所独立研究グループ, 主席研究員 (20354425) ; 矢田 光徳 佐賀大学, 理工学部, 助教授 (20274772)
• Keywords: ナノチューブ / 希土類酸化物 / ヨロピウム / 発光 / 希土類イオン / ドーピング / 分散性

Research Abstract

1)3価Euをドープした希土類酸化物ナノチューブおよびヘキサゴナルメソ多孔体ならびに1000℃焼成体の発光特性
希土類元素Y(またはLu)およびEuの塩、ドデシル硫酸ナトリウム、尿素および水を80で100時間または20時間反応させることにより、各々3価のEuを15mol%含む外径6ナノメートル、内径3ナノメートル、長さ数十数百ナノメートルのナノチューブとヘキサゴナルメソ多孔体を合成し、発光特性を測定した。その結果、バルクと同様の3価のEuに起因する鋭い線状発光が観測された。さらに、これらの試料を1000℃で焼成すると、発光強度は約10倍になるとともに、界面活性剤なしでえられたバルク焼成体の約2倍に増大することを見いだした。
同様な方法により、EuをドープしたAl-Y-0系希土類複合酸化物ヘキサゴナルメソ構造体とバルク体を合成し、発光特性を測定した。その結果、焼成により前者では^5D_0から^7F_2、後者では^5D_0から^7F_1への遷移による発光強度が各々著しく増大することを見いだした。
2)希土類酸化物ナノチューブの分散性の向上に関する研究
これまでの系にアルキルアルコールを加えることにより、ナノチューブの集合状態等を制御できた。3種類のアルキルアルコール(CnH2n+10H ; n=4,8,12)について検討した。洗浄後の生成物の体積を測定すると、アルコール無添加及びn=4と8の試料の体積はほぼ等しいのに対し、n=12の試料はそれらの約3倍の体積を示した。これらの試料のX線回折図はほぼ等しく、同様な結晶構造であることがわかった。さらにTEM観察の結果とも併せて、鎖長の長いn=12のアルキルアルコールの添加により、ナノチューブが長くなるとともにナノチューブの分散性が著しく向上することを見いだした。この添加効果は、ドデカノールに特異的であり、同じく炭素数12のドデシルアミン、ドデシルトリメチルアンモニウムブロミド、ラウリン酸ナトリウムを加えた場合にはそのような効果は発現しないことも分かった。

Research Products

• [Publications] T.Kijima, T.Ikeda, M.Yada, M.Machida: "Synthesis of AgBr and SnO_2 Microwires Induced by Mixed Surfactant Nematic Liquid Crystalline Phases"Langmuir. 18. 6453-6457 (2002)
• [Publications] M.Yada, M.Mihara, S.Mohri, M.Kuroki, T.Kijima: "Rare Earth (Er, Tm, Yb, Lu) Oxide Nanotubes Templated by Dodecylsulfate Assemblies"Adv. Mater.. 14. 309-313 (2002)
• [Publications] 矢田光徳, 木島 剛(分担執筆): "ナノテク活用技術のすべて"工業調査会(川合知二 監修). 100-101 (2002)