超臨界水熱合成法による巨大歪ナノ粒子合成機構の解明と新規物性発現

超临界水热合成阐明巨应变纳米颗粒的合成机理并开发新的物理性质

基本信息

批准号：
21H04627
负责人：
阿尻雅文
金额：
$ 26.71万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-05 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題は、ナノ粒子の格子ひずみに着目し、その歪がナノ粒子中にどのように生じ、機能に影響するかを評価することを目的としている。ナノサイズ化による歪誘起の原理と、格子歪による機能発現を研究するために、有機無機複合ナノ粒子の合成メカニズムについて検討を行った。今年度は、有機無機複合系における反応メカニズムの解析を目的とし、酸化セリウムの水熱条件下で結晶成長に着目し、速度論解析を行った。300-400 °Cの広い温度範囲で、水熱反応を行った。水および修飾有機分子のカルボン酸の量を変えて、成長速度の解析を行った。その結果、有機修飾分子によるセリウム錯体形成と、そのセリウム錯体の加水分解によって結晶成長が起こっており、無機単独系とは異なるメカニズムで、結晶成長が起こっていることが明らかとなった。水熱場で有機金属錯体を経由した高速な構造形成は、有機修飾金属酸化物ナノ粒子のサイズ精密制御につながる重要な結果である。今後の計画とした錯体の形成を積極的に活用した新規な有機無機ハイブリッド粒子の合成法の開発を行う。これまでにない高精度のサイズ制御を、金属酸化物に対して行うことで、ナノサイズ化による巨大格子ひずみの定量評価と、それによる機能発現についての研究を行う基盤となる。本研究の、発展として、新規に基盤S研究課題「超臨界水熱合成によるハイエントロピー・ナノセラミクス創成」（21H05010）が採択され、本研究課題の新展開が始まった。

该研究主题侧重于纳米颗粒的晶格菌株，旨在评估纳米颗粒中的菌株如何发生并影响其功能。为了研究纳米化诱导的应变原理和晶格菌株引起的功能表达，我们研究了有机无机复合纳米颗粒的合成机制。今年，我们进行了动力学分析，重点是氧化岩岩的水热条件下的晶体生长，目的是分析有机和无机复合系统中的反应机制。水热反应在300-400°C的广泛温度范围内进行。水中的羧酸和改良的有机分子的量变化以分析生长速率。结果，揭示了晶体生长发生是由于有机修饰的分子和铜络合物的水解形成岩性复合物而发生的，并且晶体生长的发生在与无机单系统不同的机制中。通过水热场中有机金属络合物的快速结构形成是重要的结果，从而导致有机修饰的金属氧化物纳米颗粒的精确尺寸控制。我们将开发一种合成有机和无机杂交颗粒的新方法，该方法积极利用我们为未来计划的复杂形成。通过对金属氧化物进行前所未有的高精度控制，这是对纳米化和对功能表达的研究引起的巨型晶格菌株进行定量评估的基础。作为这项研究的发展，采用了新的基本研究项目，“通过超临界水热合成来创建高熵纳米陶瓷”（21H05010），并开始了该研究项目的新发展。

项目成果

期刊论文数量（3）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

超臨界水熱法による有機修飾酸化セリウムナノ粒子合成における前駆体セリウム価数の影響

前驱体铈价态对超临界水热法合成有机改性氧化铈纳米颗粒的影响

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
尾村悠希;横哲;成基明;笘居高明;阿尻雅文
通讯作者：
阿尻雅文

Mechanisms of the surface reaction and crystal growth of cerium oxide by supercritical hydrothermal treatment with carboxylic acids

DOI：
10.1039/d1ce00720c
发表时间：
2021-08
期刊：
CrystEngComm
影响因子：
3.1
作者：
Y. Omura;A. Yoko;G. Seong;T. Tomai;T. Adschiri
通讯作者：
Y. Omura;A. Yoko;G. Seong;T. Tomai;T. Adschiri

Turbulent Flow Simulation of Supercritical Hydrothermal Synthesis in T-Shaped Channel

T型通道中超临界水热合成的湍流模拟

DOI：
10.1115/fedsm2021-66023
发表时间：
2021
期刊：
FEDSM2021-66023
影响因子：
0
作者：
Furusawa Takashi;Matsui Kenta;Yatsuyanagi Shuto;Yamamoto Satoru;Yoko Akira;Adschiri Tadafumi
通讯作者：
Adschiri Tadafumi

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Ee Taek Hwang ;Khizar Sheikh ;Katherine L. Orchard ;Daisuke Hojo ;Valentin Radu ,Chong-Yong Lee ;Emma Ainsworth ;Colin Lockwood ;Manuela A. Gross ,Tadafumi Adschiri ;Erwin Reisner ;Julea N. Butt ;and Lars J. C. Jeuken;Tadafumi Adschiri;Tadafumi Adschiri;阿尻雅文;Tadafumi Adschiri;阿尻雅文;Tadafumi Adschiri;Tadafumi Adschiri
通讯作者：
Tadafumi Adschiri

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通讯作者：
梅津光央