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2019 Fiscal Year Annual Research Report

金属水酸化物の局所構造制御に向けた新しいビルディングブロックの開発

Research Project

Project/Area Number 18J22562
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

村松 佳祐  早稲田大学, 先進理工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2018-04-25 – 2021-03-31
Keywords層状金属水酸化物 / ハイブリッド / ナノシート / アルコキシド
Outline of Annual Research Achievements

層状金属水酸化物は多様な金属種から構成されており、エネルギー貯蔵・変換のための触媒材料や電極材料として応用が期待されている。本研究課題では、複数の金属種からなる層状金属水酸化物の層内における局所的な金属種の分布に着目し、金属水酸化物の局所構造を制御可能な合成技術の開発を目的としている。
昨年度に引き続き本年度もキャッピング剤としてアルコールを用いて金属水酸化物の微粒子を一度合成し、これらの加水分解により金属水酸化物を得る合成プロセスついて検討した。このような二段階のプロセスにより金属水酸化物の結晶成長制御が可能となれば、層内において組成分布を導入できると考えている。昨年度までに加水分解安定性の低い単座アルコールのメタノールを使用し、水酸化物のアルコキシ化とその加水分解を試みたところ、粒子の再成長反応が進行し、厚さ1.5 nmほどの極めて薄い水酸化物ナノシートが形成することが分かっている。この手法をベースとし今年度はアルコキシドの加水分解条件を検討することで、微粒子同士をそのまま連結させるプロセスへの発展を目指した。
メトキシ化された水酸化ニッケルの加水分解時のpHや温度、反応時間を検討したところ、温度を下げることで得られる水酸化物ナノシートのラテラルサイズが小さくなった。この結果は、温度条件により原料として用いたアルコキシドオリゴマーの加水分解速度を制御可能であることを意味している。したがって、この加水分解速度のコントロールによりオリゴマー同士をそのまま連結させるプロセスとして発展させられる可能性がある。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

今年度までに目標としていた金属水酸化物の段階的な合成プロセスの開発及びその反応制御に関しては一定の成果を得ている。本手法をベースとして異種の金属水酸化物前駆体を混合した状態で加水分解実験を行うことで、金属水酸化物オリゴマー同士の連結が可能となると期待している。

Strategy for Future Research Activity

次年度は異種の金属水酸化物オリゴマーを混合した状態で加水分解実験を行い、オリゴマー同士の連結による局所構造制御を狙う。また、加水分解過程における結晶成長の機構を明らかとするために結晶成長時の経時的な挙動を調査する。

  • Research Products

    (5 results)

All 2020 2019

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Selective Covalent Modification of Layered Double Hydroxide Nanoparticles with Tripodal Ligands on Outer and Interlayer Surfaces2020

    • Author(s)
      Muramatsu Keisuke、Hayashi Shiori、Kuroda Yoshiyuki、Oka Yuya、Wada Hiroaki、Shimojima Atsushi、Kuroda Kazuyuki
    • Journal Title

      Inorganic Chemistry

      Volume: 59 Pages: 6110~6119

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.0c00192

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] アミン系配位子を用いた層状水酸化ニッケルの積層方向への異方成長2020

    • Author(s)
      神場未菜, 村松佳祐, 山田裕美子, 和田宏明, 下嶋敦, 黒田一幸
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会(2020)
  • [Presentation] 三脚型配位子存在下における金属水酸化物ナノシートの形成2019

    • Author(s)
      上宇宿雄哉, 村松佳祐, 黒田義之, 和田宏明, 下嶋敦, 黒田一幸
    • Organizer
      日本ゾルーゲル学会第17回討論会
  • [Presentation] Hydrolysis of Methoxylated Layered Metal Hydroxides for Facile Preparation of Metal Hydroxide Nanosheets2019

    • Author(s)
      Keisuke Muramatsu, Yoshiyuki Kuroda, Hiroaki Wada, Atsushi Shimojima, Kazuyuki Kuroda
    • Organizer
      XX International Sol-Gel Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 三脚型配位子存在下における金属水酸化ナノシートのボトムアップ合成2019

    • Author(s)
      上宇宿雄哉, 村松佳祐, 黒田義之, 和田宏明, 下嶋敦, 黒田一幸
    • Organizer
      第9回CSJ化学フェスタ2019

URL: 

Published: 2021-01-27  

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