複合状態が高度に制御された複合金属酸化物構造体のワンポット合成法の構築

复合态高度可控的复合金属氧化物结构的一锅合成方法的构建

• 批准号: 22KJ2634
• 负责人: 谷口 彩乃
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Kochi University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2634/
• 关键词: ソルボサーマル反応; 複合金属酸化物; 多孔体; ナノ粒子; 触媒

本申請課題では，ソルボサーマル法を駆使することで，高次構造・複合状態が任意にデザインされた複合金属酸化物構造体のワンポット合成法の構築を目的としている。様々な用途で広く利用される機能性ナノ粒子は，その多くが多数の成分から構成される複合材料 (コア－シェル粒子，担持金属触媒，固溶体など) であり，その高次構造や複合状態は材料の性能に大きく影響する。したがって，目的の構造を持つ複合材料を少ない工程で簡便に合成する技術の確立は重要である。2022年度は，混和しない二種類の溶媒それぞれに異なる金属源を溶解し，二層に分かれた前駆溶液をソルボサーマル処理することコア－シェル構造の複合金属酸化物構造体の合成を試みた。コア金属にCe，シェル金属にFeあるいはSnを選択し，FeOx@CeO2－xとSnO2@CeO2－xの合成を目指して反応条件を検討した。金属源の溶解度の点から，アセトニトリル／トルエン系やアセトニトリル／ヘキサン系を選択し，加熱条件 (昇温速度，温度，時間) を種々変更して生成物の構造に与える影響を調べた。条件検討の結果，FeOx@CeO2－xにおいては，球状構造体の形成には至ったものの，均一複合体や目的と逆のコア－シェル構造が形成されるなど，目的の構造体は得られなかった。一方でSnO2@CeO2－xにおいては，昇温速度を細かく調整することにより，球状構造体の外側にSnO2が多く分布した構造の粒子を合成することに成功した。さらに，五種類以上の金属種が均一に混ざった構造をとる高エントロピー酸化物にも注目した。取り得る結晶構造と価数，触媒への応用可能性の観点から，Cr，Mn，Fe，Co，Niの五元素からなる高エントロピー酸化物の合成を目指し，反応条件を種々検討した。結果として，条件の最適化により球状の構造体を得ることができ，そのTEM/EDX分析から五種類の金属種が構造体の全体にほぼ均一に分布している様子を明らかにした。

该应用程序旨在通过充分利用溶剂热方法来构建一种具有高阶结构和复合状态设计的复合金属氧化物结构的单锅合成方法。在各种应用中广泛使用的功能性纳米颗粒是复合材料（芯壳颗粒，支持的金属催化剂，实心溶液等），主要由大量组件组成，其高阶结构和复合状态对材料的性能产生了重大影响。因此，重要的是要建立一项技术，以便于几个步骤的理想结构方便合成复合材料。在2022年，我们试图通过将不同的金属源溶解在两个非混合溶剂中的每个金属来源以及对两层前体溶液的溶剂热处理中溶解不同的金属源来合成复合金属氧化物结构。 CE被选为核心金属和Fe或SN作为壳金属，并检查了反应条件以合成FEOX@CEO2-X和SNO2@CEO2-X。从金属源的溶解度，乙腈/甲苯和乙腈/己烷的溶解度的角度，选择了加热条件（温度上升速率，温度，时间）以各种方式更改，以研究对产品结构的影响。由于条件检查的结果，尽管未获得与预期结构相反的均匀复合材料或核心壳结构形成了球形结构，但未获得与预期结构相反的结构，从而形成了统一的复合物。另一方面，在SNO2@CEO2-X中，通过细微调整温度升高速率，我们成功地合成了具有大量SNO2在球形结构外的结构的颗粒。此外，我们还注意具有五种或更多金属物种的均匀混合物的高渗透氧化物。从可能的晶体结构，价和施用到催化剂的可能性的角度来看，研究了各种反应条件以合成由CR，MN，MN，FE，CO和NI组成的高度熵氧化物。结果，可以通过优化条件来获得球形结构，而TEM/EDX分析表明，在整个结构中几乎均匀地分布了五种类型的金属物种。