マイルドプロセスによる3次元ナノ構造を有する機能性界面の創出

通过温和工艺创建具有 3D 纳米结构的功能界面

基本信息

批准号：
17760569
负责人：
上田正人
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

H17年度は、Ti合金基板に化学処理と水熱処理を施すことで、角柱状のアナターゼ型TiO_2結晶からなる膜を合成する手法を確立した。本年度は、光電極・光触媒等の幅広い応用が期待されるSrTiO_3膜をTi基板上にマイルドプロセスで合成する手法、表面形態を制御する手法ついて検討した。Ti基板(8×8×2^t[mm])を353Kに保持した9M H_2O_2/0.1M HCl水溶液中に60min浸漬させた後、0.3〜300mMのSr(OH)_2水溶液に浸漬し、オートクレーブ中にて453K-24hの水熱処理を施した。0.3mM Sr(OH)_2水溶液を用いた水熱処理では、結晶性の良好なアナターゼ型TiO_2膜が合成された。生成したTiO_2結晶は角柱状を呈し、NH_3水溶液を用いた水熱処理で得られる形態とほとんど同じであった。一方、3〜300mM Sr(OH)_2水溶液を用いた場合、結晶性の高いペロブスカイト型SrTiO_3が合成された。生成したSrTiO_3結晶は、3mMでサンゴ状(ロッド径:約50nm)、300mMで球状(直径:約350nm)、30mMではそれらの中間的な形状を呈し、表面形態はSr(OH)_2濃度に強く依存した。これらの膜にAr中で873K-3hの熱処理を施すと、球状のSrTiO_3結晶では焼結が進行し、形態は著しく変化した。一方、サンゴ状の結晶では形態が全く変化せず、熱的安定性が高いことが示唆された。300mM Sr(OH)_2水溶液に300mM、1MのNH_3水溶液を等量加えた混合溶液中で水熱処理を施すと、球状のSrTiO_3結晶が析出し、その平均サイズは添加NH_3濃度が300mMで若干粗大化し(直径:約400nm)、1Mで微細化した(直径:約200nm)。このように、マイルドプロセスにてバリエーションに富んだ3次元構造を有する酸化物膜を合成することができた。

在2005年，通过将Ti合金底物对化学和热液处理的膜制成，建立了一种方法来合成由类似方形棱镜样氧化酶型Tio_2晶体制成的膜。今年，我们研究了一种合成SRTIO_3膜的方法，该方法预计将使用温和的过程在Ti底物上广泛用于光电子和光催化剂，以及一种控制表面形态的方法。将Ti底物（8×8×2^t [mm]）浸入9m H_2O_2/0.1M HCl溶液中，在353K下持续60分钟，然后浸入0.3-300 mm Sr（OH）_2水溶液中，并经过453K-24 h中的453k-24h in AsocoCocclive in Ausocococaclive n in AusocoCocclece in n in Ausococococclece in n in AusocoCocoCocclece。使用0.3 mm SR（OH）_2水溶液的水热处理产生了具有良好结晶度的抗原酶Tio_2膜。所得的TIO_2晶体表现出棱柱形状，几乎与使用水热处理获得的NH_3溶液获得的晶体相同。另一方面，当使用3-300 mM Sr（OH）_2水溶液时，合成了具有高结晶度的钙钛矿型SRTIO_3。所得的SRTIO_3晶体在3 mm处表现出类似珊瑚的形状（杆直径：约50 nm），球形样形状的形状为300 mm（直径：约350 nm），中间形状在30 mm处，表面形态非常依赖于SR（OH）_2浓度。当这些膜在AR中进行873K-3H进行热处理时，球形SRTIO_3晶体中的烧结会进展，形态发生了显着变化。另一方面，类似珊瑚的晶体根本不会改变形态，这表明它们具有较高的热稳定性。当在混合溶液中进行热液处理，在混合溶液中，将相等量的300 mm和1 M水溶液添加到300 mm水溶液中，将沉淀出来的SRTIO_3晶体，SRTIO_3晶体的球形srtio_3晶体略微粗糙，并在300mmeter and inh_3 climetation and inh_3 clime and inh_3 clightal and inh_3 clightal and 300 mmer（400 mm）中略有粗糙（400 mm）。（直径：约200 nm）。因此，可以使用温和的过程合成具有多种3D结构的氧化物膜。