イオン液体中の形状を制御した無機機能性ナノマテリアルの合成

离子液体中形控无机功能纳米材料的合成

基本信息

批准号：
06F06080
负责人：
佐々木岳彦
金额：
$ 1.47万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

CoOOHについて、階層的な構造的特徴をもつ中空型ナノ粒子の合成に成功した。更に、合成条件に、DMFを添加することによって、3価のコバルト水酸化物が合成された。コバルト水酸化物として、構造が報告され、また市販されているのは2価のものであり、3価の水酸化物は、構造の報告などはなされていない。これについては、XRDパターンからは、既存のコバルト酸化物、水酸化物とは異なるXRDパターンを示すこと、ラマン散乱からは水酸基の伸縮振動ピークが観測されること、TGAの測定による熱分解後にCo304に変化することが確認されたが、その際の重量減少からもCo(OH)3であることが確認された。更にSEM,TEMにより、これらの物質がナノベルトというべき特徴的な形状をしていることと、SAEDにより、ナノベルトが単結晶構造を示していることがわかった。合成条件に更にアセトニトリルを加えることにより、コバルトの酸化が半分に抑えられ、生成物はスピネル構造を示すCo304となる。更に、生成する単結晶Co304ナノ粒子の形状が、界面活性剤の有無、種類によっても制御できることが見いだされた。カチオン性の界面活性剤であるCTAC、アニオン性の界面活性剤であるSDSのどちらを用いても、立方体型(ナノキューブ)のナノ結晶が生成する。この結晶は、(100)面が成長停止面となっている。更に、中性の界面活性剤Triton-X100を用いた場合には、単結晶で、球状のナノ結晶が生成する。これは、特定の結晶面が出ていないことを意味する。更に、界面活性剤を加えないで、極性有機溶媒であるアセトニトリルとDMFが入っているだけの場合においては、菱型12面体のナノ結晶が得られた。この構造は、(110)面と等価な結晶面で構成された多面体である。有機溶媒が界面活性剤として働くために弱い極性面である(110)面が安定化されたと考えられる。

对于CoOOH，我们成功合成了具有分级结构特征的中空纳米粒子。此外，通过在合成条件下添加DMF来合成三价氢氧化钴。已报道并市售的氢氧化钴结构均为二价氢氧化钴结构，三价氢氧化钴结构尚未见报道。对此，XRD图谱显示出与现有的钴氧化物和氢氧化物不同的XRD图谱，拉曼散射显示观察到羟基的伸缩振动峰，TGA测量显示热分解后Co304转变为Co (OH)3，此时的重量减少也证实了它是Co(OH)3。此外，SEM和TEM显示这些材料具有称为纳米带的特征形状，SAED显示纳米带具有单晶结构。通过在合成条件中添加乙腈，钴的氧化减半，产物成为具有尖晶石结构的Co3O4。此外，发现所产生的单晶Co 3 O 4 纳米颗粒的形状可以通过表面活性剂的存在或不存在以及类型来控制。无论使用阳离子表面活性剂 CTAC 还是阴离子表面活性剂 SDS，都会产生立方体形状（纳米立方体）纳米晶体。在该晶体中，(100)面是生长停止面。此外，当使用中性表面活性剂Triton-X100时，产生单晶、球形纳米晶体。这意味着特定的晶面不会暴露。此外，当使用极性有机溶剂乙腈和DMF而不添加表面活性剂时，获得了菱形十二面体纳米晶。该结构是由相当于(110)面的晶面构成的多面体。认为弱极性(110)面稳定是因为有机溶剂充当表面活性剂。