pHに応答する新規の超分子会合体を用いた貴金属ナノ結晶の分離と回収

使用新型 pH 响应性超分子缔合分离和回收贵金属纳米晶体

基本信息

批准号：
25886013
负责人：
伊村くらら
金额：
$ 1.75万
依托单位：
Chuo University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-08-30 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-25886013/
关键词：
機能性材料

项目摘要

本研究課題では、幅広い産業において重要な貴金属ナノ粒子の回収と再分散を達成するため、pHに応答する両親媒性化合物を用いたナノ結晶回収法の開発とその有効性の検討を目的とした。まず、長鎖アミンにカルボキシル基を導入した両親媒性化合物群を合成し、水中での分子集合体構造を検討した。合成したC16CAは、pH6以上では球状ミセル、pH2からpH6ではラメラ、pH2以下ではひも状ミセルと、水溶液のpHに応じて分子集合体が三態に変化することが示された。そこで、最も一般的な貴金属ナノ結晶である金ナノ粒子をC16CAのラメラにより回収し再分散することを試みた。塩基性条件のC16CA溶液にクエン酸還元法で得られた金ナノ粒子を加えると、C16CAが配位することによって保護剤効果でナノ粒子が良好に分散することが示された。この分散溶液を弱酸性に変化すると、金ナノ粒子を取り込みながらC16CAのラメラが析出した。透過型電子顕微鏡（TEM）観察を行うと、金ナノ粒子がラメラ析出物の中で粒子間隔を維持したまま取り込まれていることが確認できた。また、ナノ粒子を取り込んだラメラは、ろ過操作によって、溶液から完全に分離され、ナノ結晶の分離回収剤としての機能発現を果たした。さらに、溶液pHを弱酸性から塩基性に操作すると、金ナノ粒子を取り込んだC16CAラメラ析出物が再び溶解し、分離回収したナノ粒子を再分散できた。このとき、UV-visスペクトルおよびTEM観察から、金ナノ粒子の分散状態が回収前の初期のものと変化していないことが確認され、ラメラの中に取り込むことで析出状態にあっても粒子同士の凝集を抑制できることが示された。このことから、C16CAの分子集合体のpH応答特性を利用した溶液‐ラメラ析出といった転移の制御は、ナノ結晶の分離方法として極めて簡便で有効な手法といえる

在本研究项目中，我们旨在开发一种使用 pH 响应型两亲化合物的纳米晶体回收方法，并检验其有效性，以实现贵金属纳米粒子的回收和再分散，这在广泛的行业中非常重要。首先，我们合成了一组在长链胺中引入羧基的两亲性化合物，并研究了它们在水中的分子组装结构。结果表明，合成的 C16CA 的分子组装根据水溶液的 pH 值变化为三种状态：pH 6 或更高时为球形胶束、pH 2 至 6 时为片状胶束、pH 2 或更低时为线状胶束。因此，我们尝试使用 C16CA 薄片收集和再分散金纳米颗粒，这是最常见的贵金属纳米晶体。当在碱性条件下将柠檬酸还原获得的金纳米粒子添加到C16CA溶液中时，由于C16CA的配位产生的保护剂效应，纳米粒子分散良好。当将该分散液设为微酸性时，C16CA片层在掺入金纳米粒子的同时析出。透射电子显微镜（TEM）观察证实，金纳米颗粒融入层状沉淀物中，同时保持颗粒间距。此外，通过过滤操作，掺入纳米颗粒的薄片从溶液中完全分离，并起到纳米晶体分离和回收剂的作用。此外，当溶液的pH值从弱酸性变为碱性时，掺入金纳米颗粒的C16CA层状沉淀物再次溶解，并且分离和回收的纳米颗粒重新分散。此时，从UV-vis光谱和TEM观察证实，金纳米颗粒的分散状态与恢复前的初始状态相比没有变化，并且通过将它们纳入片层中，即使在沉淀中，颗粒也可以相互作用。已经表明，可以抑制聚集。由此可以说，利用C16CA分子聚集体的pH响应特性来控制溶液-层状沉淀等转变是一种极其简单且有效的纳米晶分离方法。