ナノスケール超空間でのアーキテクトニクス分子センシングシートの創成

在纳米级超空间中创建建筑分子传感片

• 批准号: 22K04811
• 负责人: 奥山 哲也
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Kurume National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04811/
• 关键词: ZnO; 巨大ナノシート化; キャッピング剤; 光触媒性能; 結晶成長抑制; ナノシート集合体; 水熱合成; ナノ構造; 液体合成; 電子顕微鏡; 触媒; 分子センシング; ZnO; 巨大ナノシート化; キャッピング剤; 光触媒性能; 結晶成長抑制; ナノシート集合体; 水熱合成; ナノ構造; 液体合成; 電子顕微鏡; 触媒; 分子センシング

酸化亜鉛 (ZnO)の光触媒活性を高めるため、粒子形態制御法の一つとして分子添加剤を用いたキャッピングによる手法を用いて<0001>軸（c軸）方向への結晶成長の抑制と{1-100}面（m面）への生長を促進し、巨大比表面積を有するとともに光触媒活性に有効な極性面{0001}面を露出した材料を得るナノシートの合成に取り組んでいる。初年度はポリエチレンイミンを用い、さらにZnOの{0001}面露出面積を増大させるためのキャッピング剤としてクエン酸を添加した水熱合成法による広大なナノシート化を試みた。Zn濃度とクエン酸添加量を変調した合成では、 長さと直径が数μm程度のマイクロロッド、直径方向に約2倍程度広がったマイクロプレート、粒径が約2 μmのマイクロプレート集合体、 膜厚20 nm程度のナノシート集合体（多孔質粒子）の4種の形態が特定の濃度条件下で確認され、得られた合成粒子はXRD測定結果から全てZnO物質であることを特定した。本年度に得られた形態の違いについて考察したところ、ポリエチレンイミンによる立体障害とクエン酸の添加による特定方向への成長阻害が成長に影響したことを明らかにした。光触媒性能を調査したところ、いずれの試料においても活性効果がみられたが、特に多孔質体であるナノシート集合体においては、巨大比表面積効果と極性面を多く露出していることに起因して、他の形態に比べ光分解反応が顕著となっていた。

In order to increase the photocatalytic activity of zinc oxide (ZnO), we are working on synthesis of nanosheets, which are materials that have a large specific surface area and have exposed polar planes {0001}, which are effective for photocatalytic activity, by using a capping method using molecular additives as one of the particle morphology control methods, suppressing crystal growth in the <0001> axis (c axis) direction并促进{1-100}平面（m平面）的生长，并通过为纳米片提供较大的特定表面积并暴露极平面{0001}平面，这对于光催化活性有效。在第一年，使用了聚乙烯亚胺，此外，尝试使用水热合成来制作巨大的纳米片，其中将柠檬酸添加为上限剂，以增加ZnO表面的暴露面积。在使用Zn浓度和柠檬酸添加量调节的合成中，在特定浓度条件下确认了四种类型的形态：长度和直径约为几分毫米的微脚架，直径约为两倍的微镀层的微镀层物，其颗粒层，颗粒颗粒的颗粒图，含量约为2μm和Nanoshosheet，并构成2μm和Nan shosheet的颗粒图（ XRD测量结果证实，获得的所有合成颗粒都是ZnO材料。考虑到今年获得的形态差异，我们透露，由于柠檬酸的添加，由于聚乙烯亚胺和在特定方向上的生长抑制作用引起的空间障碍对生长有影响。当研究光催化性能时，在所有样品中都观察到了主动效应，但是在多孔纳米片组件中，尤其是在较大的特异性表面积效应和许多极性表面的暴露情况下，光降解反应比其他形式更为明显。