ポリオールプロセスを用いた多目的用均一粒径ナノ粒子合成技術の確立

多元醇法多用途均匀粒径纳米粒子合成技术的建立

基本信息

批准号：
17201021
负责人：
B Jeyadevan
金额：
$ 30.2万
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：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究における具体的な研究開発要素は、ポリオールプロセスにおけるナノ粒子の化学合成プロセスの機構解明とそれに基づくナノ粒子の組成・構造の精密制御プロセスの確立し、様々な目的にあったナノ粒子の材料設計ならびに単分散ナノ粒子の製造を行うものである。その目的の達成を目指して次の項目について研究を行った。1.ポリオールプロセスの反応機構解明-X線吸収微細構造測定および紫外可視光吸収分光法を用い、コバルト粒子生成系を対象として本プロセスの反応機構解明を試みた。2.反応速度の促進-ポリオールプロセスの反応速度の促進あるいは制御が得られる精製物質の物性、たとえば粒子サイズ、結晶構造などの制御に必要不可欠である。したがって、反応速度に影響及ぼす因子であるポリオール類意、金属塩類、反応促進剤などの有効性について検討した。ポリオール類の還元力の評価において分子軌道法および電気化学手法を用いた評価し、有効性を実験的に確認した。また、金属塩類や反応促進剤についても実験的な検討を行った。3.金属及び合金ナノ粒子の合成-ポリオールプロセスを用いた合成においてはじめて純粋なFe及びFeCoナノ粒子の合成に成功した。また、導電性ナノ粒子合成においても銀および銅ナノ粒子の合成やそれらの酸化安定性に優れた被覆膜形成技術の開発に成功した。4.金属および合金応用技術開発-20nm以下のFeCo合金微粒子の合成に成功しそれら高周波特性を評価しFeCo微粒子はGHz帯での周波数応答を示し、電磁波吸収体用材料としてのポテンシャルを確認した。また、電極触媒としてのFePt微粒子の活性評価について-本プロセスにより作成したFePt微粒子の燃料電池用アノード触媒としの活性評価を行った結果、Ptと比較して高い耐CO被覆性が確認され、アノード触媒材料としての有用性が示された。

本研究的具体研发内容是阐明多元醇过程中纳米粒子化学合成过程的机理，并在此基础上建立纳米粒子组成和结构的精确控制流程，开发适用于各种用途的纳米粒子材料。这涉及单分散纳米颗粒的设计和生产。为了实现这一目的，我们进行了以下几方面的研究。 1. 阐明多元醇工艺的反应机理 - 我们尝试使用 X 射线吸收精细结构测量和紫外-可见光吸收光谱来阐明针对钴颗粒生产系统的该工艺的反应机理。 2. 加速反应速率 - 加速或控制多元醇工艺中的反应速率对于控制纯化材料的物理性质（例如粒径、晶体结构等）至关重要。因此，我们研究了影响反应速率的因素的有效性，例如多元醇、金属盐和反应促进剂。采用分子轨道法和电化学法评价多元醇的还原能力，并通过实验证实了其有效性。我们还对金属盐和反应促进剂进行了实验研究。 3.金属和合金纳米颗粒的合成——我们首次利用多元醇工艺成功合成了纯Fe和FeCo纳米颗粒。此外，在导电纳米粒子的合成中，我们成功合成了银和铜纳米粒子，并开发了氧化稳定性优异的涂膜形成技术。 4. 金属和合金应用技术的开发 - 我们成功合成了尺寸为20 nm或更小的FeCo合金颗粒，并评估了它们的高频特性，FeCo颗粒在GHz频段表现出频率响应，证实了它们作为材料的潜力。电磁波吸收体。另外，关于作为电极催化剂的FePt微粒的活性评价-对通过本方法制备的FePt微粒作为燃料电池用阳极催化剂的活性进行评价，结果确认，通过本方法制备的FePt微粒与 Pt 相比，该工艺具有较高的 CO 涂层耐受性，并且阳极其作为催化材料的有用性得到了证明。