金属アルコキシドからの超分子化学に基づく無機-有機ナノ複合組織体の創製

基于超分子化学的金属醇盐创建无机-有机纳米复合结构

• 批准号: 02J03155
• 负责人: 下嶋 敦
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02J03155/
• 关键词: シリカ系ハイブリッド; ゾルゲル法; 自己組織化; 多孔体; 無機有機ハイブリッド; クラスター; マイクロポーラスシリカ; シリカ系ハイブリッド; ゾルゲル法; 自己組織化; 多孔体; 無機有機ハイブリッド; クラスター; マイクロポーラスシリカ

分子の自己組織化によるナノ構造体の構築は、基礎化学的に重要であるばかりでなく、新材料創製の期待から注目されている。我々はSi-C結合を有するオルガノアルコキシシランを出発分子として用い、分子間の弱い相互作用に基づく自己組織化によるシリカ系ナノハイブリッドの合成に注力してきた。本研究では、かご型8量体骨格に注目し、長鎖アルキル基を有するアルコキシ誘導体の自己組織化によるナノハイブリッド合成について検討した。出発分子の加水分解反応をTHF中、酸性条件で進行させ、所定時間反応後に得られた前駆体溶液をガラス基板上にキャスト・風乾することにより縮重合させ、厚膜状のゲルが得られた。これを粉砕して得られた粉末試料のXRDパターンには3.6nm程度のd値に対応する回折ピークと、その高角度側にブロードなピークが観測された。一方、固体^<29>Si MAS NMRスペクトルからは、Q^3,Q^4環境に帰属されるシグナルが観測されたことから、8量体ユニット間の縮重合反応によるシロキサン骨格の形成が確認された。また、焼成による有機成分の除去によってd値の減少が見られるものの、規則構造が保持されていたことから、3次元のシリカ骨格を有することが確認できた。焼成後の試料のTEM像からは縞状及びハニカム状の周期構造が観察され、その繰り返し周期はXRDにおけるd値とほぼ一致していた。さらに、焼成後の試料のN_2吸着測定より、生成物はマイクロ孔を有することが示された。以上の結果より、出発分子の加水分解・縮重合過程での自己組織化により、2Dヘキサゴナル類似のナノ構造を有する新規なシリカ系ハイブリッドが形成されたことがわかった。

通过分子自组装来构建纳米结构不仅在基本化学重要性方面很重要，而且由于希望创造新材料而引起人们的注意。我们已经使用具有Si-C键的有机烷氧基硅烷作为起始分子，并专注于基于分子之间弱相互作用的自组装来合成基于二氧化硅的纳米杂交。在这项研究中，我们专注于篮形的八聚体主链，并通过长链烷基的烷氧衍生物自组装研究了纳米杂交的合成。在酸性条件下，在THF中进行了起始分子的水解反应，在反应一定时间后，将获得的前体溶液施放，并在玻璃基板上进行空气干燥以凝结聚合，从而导致厚膜凝胶。观察到观察到对应于约3.6 nm的D值的衍射峰获得的粉末样品的XRD图案，并观察到高角度侧的宽峰。另一方面，固态^<29> SI MAS NMR光谱显示，观察到属于Q^3，Q^4环境的信号，并确认了八聚体单位之间的凝聚聚合反应的硅氧烷骨架形成。此外，尽管由于通过钙化去除有机成分而降低了D值，但仍保持规则结构，并确认该结构具有三维二氧化硅骨架。放电后样品的TEM图像显示了条纹和蜂窝状样结构，重复周期几乎与XRD中的D值相同。此外，N_2的钙化样品的吸附测量表明该产物具有微孔。从上述结果中可以发现，在启动分子的水解和凝结过程中自组装导致形成具有2D六角形纳米结构的新型基于二氧化硅的杂种。