分子集合体を鋳型とした量子へテロ構造半導体の合成

以分子组装体为模板合成量子异质结构半导体

• 批准号: 08750957
• 负责人: 大瀧 倫卓
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08750957/
• 关键词: メソ多孔質酸化物; MCM-41; 分子集合体鋳型; 界面活性剤; ヘテロ量子構造; 可溶化ミセル; ナノ複合体; 超微粒子

疎水性物質を可溶化した界面活性剤ミセルを鋳型に用いることにより、これらの物質を細孔内に包含した新規なMCM-41類似複合多孔体の合成を検討するとともに、疎水性蛍光プローブを利用して多孔体中の可溶化物質の存在環境を評価した。テトラフェニルポルフィン(TPP)、フェロセン(Fc)、金超微粒子などの疎水性物質を可溶化した界面活性剤鋳型ミセル溶液を得て、これにテトラエトキシシランを加えて室温で撹拌した。反応液の色は生成する固体に移行して液相は完全に無色透明となり、得られた固体のUV-VIS拡散反射スペクトルは可溶化物質の吸収をよく反映していた。生成物はいずれもMCM-41と同様の特徴的なXRDパターンを示し、格子パラメータは38〜39Åであった。TPPの可視吸収ピークは結晶粉末やシリカゲル中では広がるのに対し、MCM-41中では溶液中と同様の鋭いピークが得られた。疎水性蛍光プローブの蛍光極大波長より、MCM-41の細孔壁に相当すると考えられるシリカゲルはかなり親水性なのに対し、MCM-41中でのプローブの環境は鋳型ミセル溶液中よりもさらに疎水性が強いことが示された。したがって、MCM-41中の可溶化物質は鋳型ミセルの炭化水素鎖で満たされたメソポアの内部に位置していると考えられる。さらに、Fcを導入したMCM-41では、焼成後に半導体の励起子吸収と思われる鋭いピークが310nmに現れた。これから求めたバンドギャップは4.0evであり、細孔内部での量子サイズの酸化鉄超微粒子の生成が示唆された。一方、量子サイズの細孔構造を有する酸化物半導体としてTi、V、Snなどの金属種についてMCM-41類似多孔体が得られる条件を探索し、TiO_2ゲルの過酸化水素溶液およびV_2O_5を出発物質とした場合に六方晶構造の多孔質酸化物が得られる可能性を見出しており、さらに検討中である。

通过使用溶解有疏水性物质的表面活性剂胶束作为模板，我们将研究合成一种类似于MCM-41的新型复合多孔材料，该材料的孔内含有这些物质，并利用疏水性荧光探针溶解的环境。对多孔材料中存在的物质进行评价。得到溶解有四苯基卟啉(TPP)、二茂铁(Fc)、超细金粒子等疏水性物质的表面活性剂模板胶束溶液，向该溶液中添加四乙氧基硅烷，在室温下搅拌。反应溶液的颜色转移到生成的固体上，液相变得完全无色透明，所得固体的UV-VIS漫反射光谱很好地反映了增溶物质的吸收。所有产品均表现出与 MCM-41 相似的特征 XRD 图案，晶格参数为 38-39 Å。虽然 TPP 的可见吸收峰在结晶粉末和硅胶中变宽，但在 MCM-41 中获得了与溶液中相似的尖峰。疏水性荧光探针的荧光最大波长表明，被认为对应于MCM-41孔壁的硅胶是相当亲水的，而MCM-41中探针的环境比模板中的疏水性更高它被证明是强的。因此，认为MCM-41中的增溶物质位于模板胶束的充满烃链的中孔内部。此外，在引入了Fc的MCM-41中，在烧成后在310nm处出现了尖峰，这被认为是半导体中的激子吸收。由此确定的带隙为 4.0ev，表明孔内形成了量子尺寸的氧化铁超细颗粒。另一方面，我们寻找获得类似于MCM-41的多孔材料的条件，例如Ti、V和Sn等金属物种作为具有量子尺寸孔结构的氧化物半导体，并使用TiO_2凝胶的过氧化氢溶液我们发现当以V_2O_5为起始原料时，可以获得具有六方晶体结构的多孔氧化物。

项目成果

Michitaka Ohtaki: "Synthesis and Optical Properties of Nanosized Semiconductor Particles by Use of Controlled Decomposition of P_2S_5" Proceedings of 6th Tohwa University International Symposium. 385-390 (1996)

Michitaka Ohtaki：“利用 P_2S_5 的受控分解来合成纳米半导体颗粒的光学性质”第六届东和大学国际研讨会论文集。

大瀧倫卓: "可溶化ミセルを鋳型として細孔内に第二相を導入したMCM-41複合多孔体の合成" 九州大学大学院総合理工学研究科報告. 19(印刷中). (1997)

Michitaku Otaki：“使用可溶胶束作为模板合成MCM-41复合多孔材料”，九州大学理工学院报告19（出版中）。