噴霧法による単結晶ナノ粒子の合成と自己組織化によるメソポーラス構造体材料の製造

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15360423
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 奥山 喜久夫 広島大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00101197)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): WULED Lenggoro 広島大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10304403) ; 島田 学 広島大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (70178953)
• Keywords: 噴霧熱分解法 / 噴霧乾燥法 / ナノ粒子 / 微粒子 / 液滴 / エアロゾル / 機能性 / 材料

Research Abstract

フラックス塩、ポリマー、界面活性剤を用いた新規噴霧熱分解法によるナノ粒子の合成に関する研究を以下のように進めた。
1)5段で温度分布が精密に制御できる噴霧熱分解装置を製作した。
2)製造された噴霧熱分解装置を用いて、単純酸化物系および複合酸化物系のナノ粒子/塩の複合体微粒子の合成実験を行った。
3)ナノ粒子および塩の複合体微粒子を洗浄して、ナノ粒子を分離し、得られたナノ粒子のTEMもしくはSBMによるサイズ、分布および結晶性、化学組成などの特性がどのように、操作条件、フラックス塩の種類、ポリマーの影響、プリカーサーの種類により変化をするかを明らかにした。
4)電気炉内の流れ、温度の変化を数値計算により解析した。さらに、液滴内の溶質の濃度変化を表す拡散方程式を解き、噴霧熱分解中の液滴内の溶質の濃度変化を求めた。
5)噴霧液に塩を添加した場合と添加しない場合の相図を求め、噴霧熱分解法による析出相に及ぼすフラックス塩の影響を検討した。
噴霧乾燥法によるメソポーラス微粒子の製造に関する研究を以下のように進めた。
1)噴霧乾燥装置を製作し、大きさが100ナノメートル以下のシリカのナノ粒子とポリスチレンのナノ粒子を混合させて、噴霧液とし、これを、超音波噴霧装置で噴霧し、液滴を管状炉に導入し、噴霧乾燥実験を行い、自己組織化によるメソポーラスシリカ微粒子を合成した。
2)電気炉の温度分布、シリカとポリスチレンのナノ粒子のサイズおよび混合割合を変化させて、自己組織化による微粒子の構造形成への操作条件の影響を調べた。
3)ナノ粒子のサスペンジョンの乾燥による自己組織化現象を表す基礎方程式を導出し、これを数値シミュレーションおよび解析的に解くことを検討した。
4)ナノ粒子のサスペンションの乾燥による自己組織化現象を表すモデル的な近似式を解析的に解き、実験結果と比較し、自己組化の速度パラメータを求めた。

Research Products

• [Publications] K.Okuyama: "Preparation of Nanoparticle via Spray Route"Chem.Eng.Sci. 58(3-6). 537-547 (2003)
• [Publications] M.Abdullah: "In-Situ Synthesis of Polymer Nanocomposite Electrolytes Emitting a High Luminescence with a Tunable Wavelength"J.Phys.Chem.B. 107(9). 1957-1961 (2003)
• [Publications] F.Iskandar: "Optical band gap and ultralow dielectric constant materials prepared by a simple dip coating Process"J.Appl.Phys.. 93(11). 9237-9242 (2003)
• [Publications] F.Iskandar: "Control of the Morpology of Nanostructured Particles Prepared by the Spray Drying of a Nano-particle Sol"J.Coll.Interf.Sci.. 265(2). 296-303 (2003)
• [Publications] A.Mikrajuddin: "Generating blue and red luminesence from ZnO/polyethylene glycol nanocomposites prepared by in-situ method"Adv.Funct.Mater.. 13(10). 800-804 (2003)
• [Publications] L.Gradon: "Self-Organization Kinetics of Mesoporous Nanostructured Particles"AIChE J.. (印刷中). (2004)