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2018 Fiscal Year Annual Research Report

自発的マイクロ球体化現象を用いた新奇多孔質球状粒子の合成と徐放性キャリアへの応用

Research Project

Project/Area Number 16H04212
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

鈴木 義和  筑波大学, 数理物質系, 准教授 (40357281)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 鈴木 達  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, グループリーダー (50267407)
阿部 浩也  大阪大学, 接合科学研究所, 准教授 (50346136)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2020-03-31
Keywords多孔質球状粒子 / マイクロ球体化現象 / ブルッカイト / スピネル / 三次元ネットワーク構造 / サイズ制御 / 階層構造
Outline of Annual Research Achievements

多孔質球状顆粒は、ハンドリング性に優れた触媒や触媒担体、ドラッグデリバリーなどの薬剤キャリア、骨補填材料への応用が進められている。 これまで我々は、セラミックス原料である炭酸塩や水酸化物・水和物原料中に含まれるCO2やH2Oを、気孔形成に有効利用することにより、造孔剤や有機バインダーを添加することなく、1 ミクロン付近に非常にシャープな細孔径分布をもつ「三次元ネットワーク型多孔質セラミックス」を開発してきた。この過程で、圧粉体を作らずに混合粉末を仮焼し微細組織を観察したところ、加熱のみで球体化した三次元ネットワーク型多孔体が得られるという非常にユニークな現象を見出した。
平成30年度は、自発的マイクロ球体化現象について、(1)種々の高温その場観察法を駆使した、マイクロ球体生成メカニズムの解明、(2)用途に応じたマクロな顆粒サイズおよび細孔径サイズのチューニングと金属ナノ粒子担持、(3)液体燃料・溶剤等の徐放性キャリア性能の検証および触媒反応場としての機能性検証、という3項目について検討を進めた。特に、(2)については、中空状ブルッカイトTiO2が水熱合成処理によって得られることが分かり、多孔質球状顆粒の新しい合成法の可能性が示唆された。また、細孔径チューニングについて、MgAl2O4スピネル系で積層型構造に関する知見を得ることができた。(3)については、Co3O4系メソ・マクロ階層構造多孔体の合成に成功し、スーパーキャパシタとして液体が関与するエネルギーキャリアとしての性能を検証することができた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究を遂行するために、平成30年度はX線回折装置用のデータベースICDD PDF-2の更新を行った。これにより、合成した物質の定性分析および反応パスの検討が可能となった。液体徐放可能な多孔体について、より現実的なアプリケーションに近づけるため、スーパーキャパシタへの展開を進め、優れた特性を得ることにも成功した。

Strategy for Future Research Activity

多孔質球状粒子を実社会に貢献できる材料とするため、引き続き、階層的なサイズ制御および液体成分の徐放機能付与をすすめる。また、多孔質球状粒子を擬ブルッカイト系・スピネル系・ブルッカイト系以外の複合酸化物に適用し、引き続き、環境改善材料・エネルギー貯蔵材料への展開を進める。

  • Research Products

    (15 results)

All 2019 2018 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 1 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 4 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Well-facetted spinel-type Co3O4 microcrystal assembly prepared by hydrothermal synthesis and post-thermal decomposition2019

    • Author(s)
      K. Fukui and Y. Suzuki
    • Journal Title

      Ceram. Int.

      Volume: 45 Pages: 9288-9292

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.01.157

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Reactive synthesis of porous MgAl2O4 membranes on a macroporous Al2O3-based ceramic tube toward cross-flow ultrafiltration2019

    • Author(s)
      Y. Kamato, Y. Suzuki
    • Journal Title

      J. Ceram. Soc. Jpn.

      Volume: 127 Pages: 267-271

    • DOI

      http://doi.org/10.2109/jcersj2.18202

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Synthesis of Co-lean and Co-rich Li2CoTi3O8-based pigments: potential Co reduction and blue-green dichroism2019

    • Author(s)
      S. Kimura and Y. Suzuki
    • Journal Title

      Ceram. Int.

      Volume: in press Pages: in press

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.03.036

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Facile synthesis of >99% phase-pure brookite TiO2 by hydrothermal conversion from Mg2TiO42018

    • Author(s)
      M. Machida, M. Kobayashi, Y. Suzuki, H. Abe
    • Journal Title

      Ceram. Int.

      Volume: 44 Pages: 17562-17565

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2018.06.170

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Uniformly Porous Ceramics with 3-D Network Structure (UPC-3D) Prepared by Pyrolytic Reactive Sintering2018

    • Author(s)
      Y. Suzuki
    • Organizer
      CIMTEC2018
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Reactive sintering and particle morphology control of ceramic water purification filters2018

    • Author(s)
      Y. Suzuki
    • Organizer
      CMCEE-12
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Reactive Sintering, Microstructure, and Liquid-Sustained-Release Function of Oxide-Based Spherical Porous Granules2018

    • Author(s)
      Y. Suzuki and H. Abe
    • Organizer
      AFMD2018
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 難合成酸化物の低環境負荷・低コスト合成への挑戦:拡散加速型反応焼結法および形態制御型溶液反応法2018

    • Author(s)
      鈴木義和
    • Organizer
      日本セラミックス協会 第31回秋季シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] スピネル系多孔質薄膜の作製とナノフィルターへの応用2018

    • Author(s)
      鎌戸耀子、鈴木義和
    • Organizer
      日本セラミックス協会 第31回秋季シンポジウム
  • [Presentation] スーパーキャパシター応用に向けたNiCo2O4粉体粒子の作製と評価2018

    • Author(s)
      福井和輝、鈴木義和
    • Organizer
      日本セラミックス協会 第31回秋季シンポジウム
  • [Presentation] Preparation and characterization of NiCo2O4 particles for supercapacitor2018

    • Author(s)
      K. Fukui and Y. Suzuki
    • Organizer
      E-MRS 2018 Fall Meeting
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Preparation and mechanical properties of CaAl12O19/CaAl4O7 composites2018

    • Author(s)
      H. Yamashita and Y. Suzuki
    • Organizer
      E-MRS 2018 Fall Meeting
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Environmental friendly and low-cost syntheses of difficult-to-synthesize, multicomponent and metastable functional oxides2018

    • Author(s)
      Y. Suzuki
    • Organizer
      WAIM2018
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Preparation and characterization of NiMn2O4 particles toward supercapacitor application2018

    • Author(s)
      H. Ishitsuka and Y. Suzuki
    • Organizer
      MRS 2018 Fall Meeting
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 無機系エネルギー・環境材料研究室

    • URL

      http://www.ims.tsukuba.ac.jp/~suzuki_lab/index.html

URL: 

Published: 2019-12-27  

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