微小液滴を反応場とする単一ナノメートル合金粒子の高効率合成と光学・磁気特性の探索

以微滴为反应场高效合成单一纳米合金颗粒及光磁性能探索

基本信息

批准号：
21K04833
负责人：
八ツ橋知幸
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Osaka Metropolitan University (2022)Osaka City University (2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

我々は近赤外フェムト秒レーザーを用い、水の多光子イオン化により生じる水和電子によって貴金属イオンを還元、あるいは遷移金属錯体の多光子吸収によるナノ粒子の作製を報告してきた。本研究ではこれらのボトムアップアプローチによって有機金属錯体やイオンを原料とする合金ナノ粒子の作製を試みた。第4周期遷移金属（Fe、Co、Ni）のアセチルアセトナート錯体はいずれもレーザー照射によって反応が進行し、Feでは粒径が約15 nmの凝集体が得られた。一方、CoとNi錯体では特性Ｘ線スペクトルから元素の存在は明らかなものの、粒子は電子顕微鏡の分解能以下の径であった。さらに、第4周期元素だけでなく、他の周期ならびに族の金属についても検討した。第4族のZr（第5周期）とHf（第6周期）のアセチルアセトナート錯体を原料としたところ、前者では白色コロイドが生成するものの、電子顕微鏡像には明確な球状粒子はみられず不定型な網状の生成物が得られた。一方、Hfでは分散した粒径約14 nmの球状粒子が得られた。Fe、Co、Niに比べてどちらの元素の還元電位も約－1.5 Vと大きく卑であり、還元法では得ることの極めて困難な元素のナノ粒子が多光子反応により得られたといえる。また、錯体の吸収スペクトル、モル吸光係数、そしてレーザー照射に伴う変化もほぼ同じであるにも関わらず、周期によってZrとHfで大きな違いが出たことは反応機構を議論する上で重要な知見である。以上、単体ではナノ粒子の生成がそれぞれ確認できたが、現在のところ遷移金属錯体混合系では合金生成の明瞭な結果が得られていない。そこでイオンを原料とする貴金属合金ナノ粒子の作製を試みたところ、Au-Pt-Ag三元合金ならびにAu-Pt-Ag-Ir-Pd五元合金の作製に成功した。

我们已经报告了通过使用近红外飞秒激光器通过多变量吸收过渡金属复合物吸收过渡金属复合物，通过多光子电离产生的水合电子还原贵金属离子。在这项研究中，我们尝试使用这些自下而上的方法来制造由有机金属络合物和离子制成的合金纳米颗粒。通过激光辐照反应，所有第四阶段过渡金属（Fe，Co，Ni）的所有乙酰乙酸酯络合物均与粒度约为15 nm的聚集体反应。另一方面，尽管从CO和Ni复合物的特征X射线谱中可以明显看出元素的存在，但颗粒的直径低于电子显微镜的分辨率。此外，不仅检查了第四个时期要素，还检查了其他时期和组金属。当Zr（第5个时期）和HF（第6个周期）的乙酰乙酸酯配合物用作原料，尽管在前者中形成了白色胶体，但在电子显微镜图像中未发现明显的球形颗粒，并且获得了无定形网状产物。另一方面，HF产生的粒径约为14 nm的分散球形颗粒。与Fe，Co和Ni相比，这两个元素的较大，低还原电位约为-1.5 V，并且可以说，使用还原方法获得了极难获得的元素的纳米颗粒。此外，尽管复合物的吸收光谱，摩尔灭绝系数以及与激光照射相关的变化相似，但由于周期引起的ZR和HF之间的较大差异对于讨论反应机制很重要。上述结果表明，纳米颗粒是由各个物体形成的，但是目前，在过渡金属复合物混合系统中尚未获得合金形成的明确结果。因此，当我们尝试使用离子作为原材料制造高贵的金属合金纳米颗粒时，我们成功地制造了Au-pt-ag三元合金和Au-pt-ag-ag-ag-ag-ir-pd二元合金。