層状無機格子の有機誘導体から酸化物-炭素複合材料の合成

层状无机晶格中有机衍生物合成氧化物-碳复合材料

基本信息

批准号：
09243226
负责人：
井上正志
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

層状無機格子の有機誘導体の層間にある有機残基を層間で炭化させ,新規な無機酸化物-炭素の複合材料を合成することを目的に研究を行った。層状無機格子の有機誘導体としては,主としてベ-マイトのグリコール誘導体を検討した。この化合物を窒素気流中で熱分解すると,約300℃でグリコール残基の分解が起こったが,生成するアルデヒドや不飽和アルコールが眉間で縮合を繰り返して炭素化した。約500℃でベ-マイト格子は崩壊してアルミナに変化した。このように調製したアルミナー炭素複合体の水の吸着等温線より,表面は親水性であり,炭素はアルミナマトリックス中に包埋されていると考えられた。また,この試料に坦持した硝酸アンモニウムの熱分解がアルミナ自体に担持した場合よりも低温で起こることから,アルミナー炭素複合体の表面に担持されている硝酸アンモニウムの熱分解に対し,炭素の電子供与能が見られると結論した。比較のため種々の方法でアルミナー炭素複合体を合成したが,炭素表面を均一にアルミナ層で被覆することはできなかった。したがって,上記方法で合成したアルミナー炭素複合体はアルミナの機械的強度,表面機能,化学的安定性と,炭素電子供与能を合わせて持つ新規な触媒担体となると期待できる。しかし,この方法で合成したアルミナー炭素複合体中の炭素は約3%と少量であったので,炭素収率の向上を意図し,新しい,ベ-マイトの有機誘導体の合成法を種々検討し,金属アルミニウムをアルコール中で加熱することを特徴とするべ-マイトの有機誘導体の新規合成法を開発した。また,リン酸トリエチルとチタンアルコキシドのグリコール中の反応で層状リン酸チタンのグリコール誘導体が生成することも見出した。

本研究的目的是将层状无机晶格中有机衍生物层间的有机残留物碳化，合成新型无机氧化物-碳复合材料。主要研究勃姆石的乙二醇衍生物作为层状无机晶格的有机衍生物。当该化合物在氮气流中热分解时，乙二醇残渣在300℃左右分解，但产生的醛和不饱和醇在眉间反复凝结而碳化。在500℃左右，勃姆石晶格塌陷并转变为氧化铝。由此制备的氧化铝-碳复合材料的水吸附等温线表明表面是亲水的并且碳嵌入在氧化铝基体中。另外，由于负载在该样品上的硝酸铵的热分解发生在比其负载在氧化铝本身上时更低的温度下，因此得出结论，可以看出碳的供电子能力。为了进行比较，使用各种方法合成了氧化铝-碳复合材料，但碳表面无法均匀地涂覆氧化铝层。因此，通过上述方法合成的氧化铝-碳复合材料有望成为一种新型催化剂载体，它具有氧化铝的机械强度、表面功能性和化学稳定性，以及碳给电子能力。然而，该方法合成的铝碳复合材料中的碳含量仅为3%左右，因此为了提高碳收率，我们研究了多种合成勃姆石有机衍生物的方法。勃姆石有机衍生物的新合成方法，涉及在醇中加热金属铝。我们还发现层状磷酸钛的二醇衍生物是由磷酸三乙酯和钛醇盐在二醇中反应形成的。