2016 Fiscal Year Annual Research Report
Design strategy of organic-modified metal oxide nanoparticles and their nanofluids
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16H04559
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
高見 誠一 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (40311550)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
成 基明 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 助教 (30747259)
廬 金鳳 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 研究支援者 (70532422)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ナノ粒子 / 表面修飾 / 水熱合成 / 分散 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、ナノ粒子の表面修飾をデザインする際に用いる評価系の確立をおこなった。酸化セリウムや酸化チタンなどを含む様々な表面修飾ナノ粒子の合成を行い、合成の容易さや生成したナノ粒子の均一性などを指標として考え、２エチルヘキサン酸で表面修飾した酸化ジルコニウムナノ粒子を評価系としてまず用いることにした。この修飾ナノ粒子は、回分式反応器を用い反応物を180℃で16時間加熱することで得ることができ、生成した粒子がトルエン中に良く分散する特徴を有する。次に、予備的実験を行い、本修飾ナノ粒子がどの溶媒に分散するかを評価した。その結果、トルエンの他、クロロホルム、o-キシレン中に良く分散することが明らかとなった。一方、水やエタノール中には分散しないことから、誘電率の高い溶媒には分散しにくいことが明らかとなった。さらに、これに加えてデカン酸修飾酸化セリウムナノ粒子も利用可能であることを明らかにした。この表面修飾粒子は、デカン酸の存在下で硝酸セリウム水溶液ないし水酸化セリウムを数百℃で加熱することで形成し、その表面にはデカン酸が結合している。これにより、シクロヘキサンやtransデカリンなどの溶媒中にはよく分散する一方で、アセトンや水、エタノールには分散しない表面修飾ナノ粒子を合成することに成功した。本セリウムナノ粒子系においては、表面修飾を行わない粒子については水中に比較的よく分散することが明らかになっており、修飾の有無による表面化学特性の変化が示されている。そこで、今後、これらの系について表面修飾による分散性の変化と、表面修飾に用いた有機分子との関係を明らかにする。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では表面修飾をデザインするために、まず表面修飾ナノ粒子を分散／凝集させる溶媒を見出し、修飾基と溶媒との親和性を記述できる指標を見出し、それに基づき分散させたい溶媒に対する表面修飾基を決めるというアプローチをとる。本年度は、その評価を可能にする表面修飾ナノ粒子を見出すことに成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、H28年度に見出した２エチルヘキサン酸修飾酸化ジルコニウムナノ粒子およびデカン酸修飾参加セリウムナノ粒子を用いて、修飾ナノ粒子の分散性に与える修飾分子の影響を評価する。未修飾、修飾ナノ粒子および修飾分子のHansen solubilty parameterを評価して、その３つのパラメータ間の関係を明らかにすることで、目的とする溶媒に分散させるための修飾剤設計を可能とする。
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