希土類酸化物のナノ粒子形態制御と、表面官能基を用いて高次配列化したメタ結晶の構築

利用表面官能团控制稀土氧化物纳米颗粒形态并构建高度有序的超晶

• 批准号: 19018025
• 负责人: 高見 誠一
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 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: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19018025/
• 关键词: 酸化物ナノ粒子; 表面修飾; 水熱合成; 希土類酸化物; メタ結晶; 有機無機複合化; 高次配列

使用資源の最小化、省エネルギーの観点から、無機ナノ粒子への期待が高まっている。研究代表者は幅広い物性を示す金属酸化物のナノ粒子を表面修飾剤の共存下で水熱合成することで、粒子形態の制御、表面への官能基の配置に成功している。本研究課題では有機分子存在下で希土類酸化物ナノ粒子を合成することで、ナノ粒子の形態の制御、粒子表面への官能基の配置を行うことと、官能基間の相互作用を利用して希土類酸化物ナノ粒子が規則性良く配列した高次配列メタ結晶の実現を目指している。本年度は、以下の2項目について研究を行った。1)希土類酸化物ナノ粒子の構造制御と官能基付与原料となるセリウムイオン水溶液に表面修飾剤となる有機化合物を添加し、これを加熱することで表面修飾酸化セリウムナノ粒子の水熱合成を行うと共に、形成されたナノ粒子の構造制御を試みた。その結果、表面修飾剤の非存在下では正八面体であった酸化セリウムナノ粒子が、ジカルボン酸共存下で立方体となることを明らかにした。XRD測定の結果、両者の結晶系はいずれもフッ化カルシウム構造であった。生成物上に有機分子が存在するかをFTIR測定により確認したところ、立方体ナノ粒子表面にはカルボン酸が化学吸着していることが明らかとなった。従って、ジカルボン酸の共存下で酸化セリウムナノ粒子を合成することで、粒子の構造制御とその表面に官能基を付与できることが明らかとなった。2)粒子表面官能基による希土類酸化物ナノ粒子の高次配列上記の立方体ナノ粒子の構造をTEMにより詳細に解析すると、立方体のナノ粒子が、より小さな正八面体ナノ粒子の集合体として得られていることが明らかとなった。つまり、1次粒子として得られた正八面体ナノ粒子が、その表面に存在する官能基の相互作用により規則正しく配列し、集合体として立方体構造を得ることが明らかとなった。この結果は、ナノ粒子表面の官能基により、ナノ粒子自体が規則正しく配列複合化することを示唆しており、酸化セリウムナノ粒子に限らず様々なナノ粒子の高次配列を可能にするものと考えている。

从最大限度地减少资源使用和节约能源的角度来看，对无机纳米粒子的期望越来越高。通过水热合成在表面改性剂共存下表现出多种物理性质的金属氧化物纳米颗粒，主要研究人员成功地控制了颗粒形态并在表面上排列了官能团。在这个研究项目中，我们将在有机分子存在的情况下合成稀土氧化物纳米颗粒，控制纳米颗粒的形态，在颗粒表面放置官能团，并利用官能团之间的相互作用，我们的目标是在其中实现高度有序的超晶体。该稀土氧化物纳米颗粒排列具有良好的规律性。今年，我们主要开展了以下两项研究。 1) 稀土氧化物纳米颗粒的结构控制和官能团化表面改性氧化铈纳米颗粒的水热合成是通过将有机化合物作为表面改性剂添加到作为原料的铈离子的水溶液中并加热来进行的。 ，试图控制形成的纳米颗粒的结构。结果表明，在不存在表面改性剂的情况下为正八面体的氧化铈纳米粒子在二羧酸的共存下变成立方体。 XRD测定的结果表明，两种晶系均具有氟化钙结构。当通过 FTIR 测量证实产物上存在有机分子时，表明羧酸化学吸附在立方体纳米粒子的表面上。因此，已经揭示，通过在二羧酸共存下合成氧化铈纳米颗粒，可以控制颗粒的结构并向其表面添加官能团。 2)由于颗粒表面官能团而导致的稀土氧化物纳米颗粒的高阶排列当通过TEM详细分析上述立方体纳米颗粒的结构时，获得作为更小的八面体纳米颗粒的聚集体的立方体纳米颗粒。曾是。换言之，已经揭示，作为初级粒子获得的规则八面体纳米粒子由于其表面上存在的官能团的相互作用而规则排列，导致作为聚集体的立方结构。该结果表明，由于纳米颗粒表面的官能团，纳米颗粒本身是规则排列和复合的，并且我们相信这使得各种纳米颗粒能够高阶排列，而不仅仅是氧化铈纳米颗粒。

项目成果

Hydrothermal synthesis and in situ surface modification of boehmite nanoparticles in supercritical water

• DOI: 10.1016/j.supflu.2006.07.021
• 发表时间: 2007-04
• 期刊: Journal of Supercritical Fluids
• 影响因子: 3.9
• 作者: T. Mousavand;S. Ohara;M. Umetsu;Jing Zhang;S. Takami;T. Naka;T. Adschiri

Nanoparticle Technology Handbook

• DOI: 10.1016/c2017-0-01011-x
• 发表时间: 2009
• 作者: Makio Naito;Toyokazu Yokoyama;Kouhei Hosokawa;Kiyoshi Nogi;Kenji Toda

Cubic Nanoassemblies Comprising Octahedral CeO2 Nanocrystals

包含八面体CeO 2 纳米晶体的立方纳米组件

• 发表时间: 2008
• 作者: S. Asai;K. Watanabe;K. Saito;T. Sugo;浅井志保;浅井志保;浅井 志保;Tahereh. Mousavand;Seiichi Takami;S.Takami et al.;Seiichi Takami
• 通讯作者: Seiichi Takami

One-Step Hydrothermal Synthesis of Cubic Nano-Assemblies Comprising Surface-Modified Octahedral Cerium Oxide Nanoparticles

一步水热合成包含表面改性八面体氧化铈纳米颗粒的立方纳米组件

• 发表时间: 2007
• 作者: S. Asai;K. Watanabe;K. Saito;T. Sugo;浅井志保;浅井志保;浅井 志保;Tahereh. Mousavand;Seiichi Takami;S.Takami et al.;Seiichi Takami;Seiichi Takami
• 通讯作者: Seiichi Takami

Hydrothermal synthesis of surface-modified iron oxide nanoparticles

• DOI: 10.1016/j.matlet.2007.03.024
• 发表时间: 2007-10-01
• 期刊: MATERIALS LETTERS
• 影响因子: 3
• 作者: Takami, Seiichi;Sato, Teruyuki;Adschiri, Tadafumi
• 通讯作者: Adschiri, Tadafumi