イオン液体中で自己集積化させた銀ナノワイヤーの導電性高分子との複合化及び機能化

离子液体自组装银纳米线与导电聚合物的复合及功能化

基本信息

批准号：
09F09256
负责人：
渡邉正義
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Yokohama National University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

イオン強度が非常に高いイオン液体中では電気二重層の広がりは望めない。すなわちイオン液体中でのコロイド粒子間には、一般的なコロイド分散媒である水や極性溶媒で働く電気二重層の重なりに起因する静電斥力が静電遮蔽効果により働かず、凝集すると予想される。しかし、近年の研究結果は、イオン液体中にコロイド物質が安定に分散するといった多くの事実を示している。しかし、何故安定化するか、さらにはその安定化のメカニズムなどは不明のまま残されていた。本研究では、コロイド粒子のイオン液体中における分散安定性について系統的に研究するために、銀ナノ粒子を取り扱う前駆段階として、表面性状の明確な単分散シリカ微粒子を選択しその分散安定化に寄与する斥力の起源について精査した。具体的には、表面に開始剤を導入しgrafting-from法で原子移動ラジカル重合(ATRP)法により高分子鎖を導入した微粒子と、裸のシリカ微粒子を用意した。この2種の微粒子を用い、種々のイオン液体中での分散安定性を動的光散乱、直接電顕観察により調べた。その結果、修飾鎖の立体効果による斥力が働く場合にはコロイド粒子が安定分散することを見出した。この場合、濃度増加させると粒子が配列し最終的には籠効果によって動けなくなり、コロイドガラスを形成した。さらに、コロイド粒子系、修飾鎖の長さを制御すると、コロイドガラスが構造色を呈することを見出した。本コロイドガラスは、可視光選択反射特性、高イオン伝導性、熱安定性、不揮発性などの特徴を有するため、太陽電池の電解質層など、新しいオプトイオニクス材料としての展開も視野に入れ、その詳細を明からにした。

在离子强度极高的离子液体中，双电层的膨胀是不可预期的。换句话说，预计离子液体中的胶体颗粒之间由于重叠双电层而产生的静电排斥力，在常见的胶体分散介质（如水和极性溶剂）中由于静电屏蔽效应而不起作用，从而导致聚合。然而，最近的研究结果表明了许多事实，例如胶体物质在离子液体中的稳定分散。然而，稳定的原因以及稳定背后的机制仍不清楚。在这项研究中，为了系统地研究胶体颗粒在离子液体中的分散稳定性，我们选择具有清晰表面纹理的单分散二氧化硅颗粒作为处理银纳米颗粒的前体阶段，并对其分散稳定的起源进行了研究。排斥力。具体而言，我们制备了在表面引入引发剂并通过使用原子转移自由基聚合(ATRP)的接枝法引入聚合物链的微粒和裸二氧化硅微粒。使用这两种类型的微粒，通过动态光散射和直接电子显微镜研究了在各种离子液体中的分散稳定性。结果发现，当施加由于改性链的空间效应引起的排斥时，胶体颗粒可以稳定地分散。在这种情况下，随着浓度的增加，颗粒变得排列并最终由于笼效应而变得不动，形成胶体玻璃。此外，我们发现胶体玻璃通过控制胶体颗粒系统和改性链的长度来表现出结构色。这种胶体玻璃具有可见光选择性反射、高离子电导率、热稳定性和非挥发性等特性，因此我们正在考虑将其开发为新型光电材料，例如太阳能电池中的电解质层。

项目成果

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会议论文数量（0）

专利数量（0）

Structure-Colored Self-Assembled Colloidal Gel Consisiting of Polymer Grafted Silica Nanoparticle and Ionic Liquid

聚合物接枝二氧化硅纳米颗粒和离子液体组成的结构有色自组装胶体凝胶

DOI：
发表时间：
2010
期刊：
影响因子：
0
作者：
Tomomi Nagatsuka;Kazuhide Ueno;Tomohiro Yasuda;Masayoshi Watanabe
通讯作者：
Masayoshi Watanabe

Solid-State Dye-Sensitized Solar Cells using Polymerized Ionic Liquid Electrolyte and Platinum-Free Counter Electrode

使用聚合离子液体电解质和无铂对电极的固态染料敏化太阳能电池

DOI：
发表时间：
2010
期刊：
Phys.Chem.Chem.Phys. 12
影响因子：
0
作者：
R.Kawano;T.Katakabe;H.Shimosawa;M.K.Nazeeruddin;M.Gratzel;H.Matsui;T.Kitamura;N.Tanabe;M.Watanabe
通讯作者：
M.Watanabe

Dye-sentized solar cells using protic ionic liquids

使用质子离子液体的染料敏化太阳能电池