2017 Fiscal Year Annual Research Report
Coordination Polymers as Sacrificial Precursors for Nano- and Micro-structured Inorganic Solids
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16K17875
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
平井 健二 北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (10754400)
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2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 配位高分子 / ナノマテリアル / 光触媒 / 水素発生 / レーザー加熱 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
一般に、無機化合物のナノ・マイクロスケールでの形状は結晶構造の対称性に従った形状となる。本研究課題では、金属イオンを有機配位子が架橋した配位高分子でナノ・マイクロスケールでの構造体を作成した後、加熱分解により無機化合物の構造体へと変換する方法の開発を行った。
システインのL体とカドミウムイオンから配位高分子ナノワイヤを合成した。結晶構造解析により、ナノワイヤの長軸方向にカドミウムと硫黄の１次元チェーンを形成していることが明らかとなった。この配位高分子ナノワイヤを環状電気炉により窒素下で焼成すると、有機配位子が分解され、CdSナノワイヤが得られた。この方法で作成されたCdSナノワイヤは、可視光下での高い光触媒能を有しており、通常の合成法で作成したCdSナノワイヤよりも水分解高い水素発生能を示した。過渡吸収測定とBET表面積測定により、配位高分子から合成したCdSナノワイヤでは、反応基質が表面にアクセスしやすいことが示唆された。また、亜鉛とカドミウムの混合配位高分子ナノワイヤを出発物質とすることで、亜鉛ドープCdSナノワイヤの合成も可能である。亜鉛ドープにより、励起電子の寿命が延び、光触媒能はさらに向上した。
また、これまで加熱方法として環状電気炉を用いてきたが、赤外レーザーによる加熱も可能であることが明らかとなった。レーザー加熱法により、配位高分子を前駆体とした熱分解によっても無機酸化物の合成が可能である。
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