高分子ハイブリッド化による粒径精密制御した金属超微粒子の調製とその配列制御

聚合物杂化制备粒径精确控制的超细金属颗粒及其排列控制

• 批准号: 10126224
• 负责人: 三宅 幹夫
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Japan Advanced Institute of Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10126224/
• 关键词: 金属超微粒子; 二次元組織化; 高分子ハイブリッド; 電気泳動

粒径の揃った金属超微粒子を二次元組織化させると、超微粒子単独では認められない新たな材料物性の発現が期待できる。本研究は、金属超微粒子が負に帯電していることに加えて、保護高分子にアニオン性官能基(カルボキシル基)を導入し、そのクーロン力を利用した電気泳動法によって白金超微粒子の二次元組織化について検討し、以下の成果を得た。塩化白金酸水溶液に保護高分子であるポリアクリルアミド-ポリアクリル酸共重合体を加え、水素化ホウ素カリウムによって室温で2時間還元し、白金超微粒子を調製した。こうして得た平均粒径21Å、標準偏差3.5Åの単分散白金超微粒子の水溶液を試料として用い、平行板電極間に直流電圧を印加して電気泳動させた。陽極上にTEM観察用炭素被覆銅グリッドを取り付け、その上に析出した白金超微粒子をTEM観察することで、配列状態を評価した。白金超微粒子水溶液をpH=9に調整して電気泳動をおこなった結果、中性の高分子保護剤ポリ(Nビニル-2-ピロリドン)を用いた場合よりも低電場で陽極上へ白金超微粒子が析出することが判った。電場強度(0.5〜2.5V/cm)、電場印加時間(0〜60分)、超微粒子濃度(0.2〜2.0mmol)の増加に伴って白金超微粒子の陽極上への析出量が増加する傾向にあったが、規則的な組織化状態は観察されなかった。そこで、炭素基盤と親和性を有するピリジンを添加し、ピリジンと保護高分子のカルボキシル基を水素結合させることで、より効果的な組織化を計った。ピリジン添加量を変え、2.5Vの電場を0〜60分間印加した結果、ピリジン/カルボキシル基=0.2(mol/mol)で規則性を有する配列状態が一部認められた。

当粒径均匀的超细金属颗粒组织成二维结构时，预计材料将表现出仅用超细颗粒无法观察到的新物理性能。在这项研究中，除了超细金属颗粒带负电之外，我们还在保护聚合物中引入了阴离子官能团（羧基），并使用利用库仑力的电泳方法来生成超细铂颗粒。维组织并得到以下结果。将作为保护性聚合物的聚丙烯酰胺-聚丙烯酸共聚物添加到氯铂酸水溶液中，并在室温下用硼氢化钾将混合物还原2小时以制备超细铂颗粒。将由此获得的平均粒径为21埃、标准偏差为3.5埃的单分散超细铂颗粒的水溶液用作样品，并通过在平行板电极之间施加直流电压进行电泳。将TEM观察用的碳包覆的铜栅安装在阳极上，通过TEM观察沉积在栅上的铂超微粒子来评价排列状态。将铂超微粒子水溶液调节至pH＝9后进行电泳，结果，与使用中性高分子保护剂聚(N-乙烯基-2-吡咯烷酮时相比)，在较低的电场下，铂超微粒子转移到阳极上。 ) 发现沉淀。随着电场强度(0.5～2.5V/cm)、电场施加时间(0～60分钟)、超微粒子浓度(0.2～2.0mmol)的增加，沉积在阳极上的铂超微粒子的量有增加的倾向。然而，没有观察到有规律的组织。因此，我们添加了对碳基底具有亲和力的吡啶，并在吡啶和保护聚合物的羧基之间形成氢键，以实现更有效的组织。改变吡啶的添加量，施加2.5V的电场0～60分钟，结果部分观察到吡啶/羧基＝0.2(mol/mol)的规则排列状态。