教授：村松淳司助手：山本勝俊助手：蟹江澄志村松研究室・紹介多元物質科学研究所素材工学研究棟３号館多元ナノ材料研究センター (HyNaMセンター) ハイブリッドナノ粒子研究部 2006/1/13 版 P. D. 君島堅一研究留学生 Salomon Eduardo Borjas Garcia 大学院生砂川洋二柿本一利吉永勝己酒井洋小野寺麻衣子佐々木将寿学部学生小西範和佐山公一畑山峻村松研究室・紹介多元物質科学研究所素材工学研究棟３号館多元ナノ材料研究センター (HyNaMセンター) ハイブリッドナノ粒子研究部 2006/1/13 版村松研はどこにある？今はここ所在生協只今、建築中！こっち↓は通研材料・物性研究棟研究室はここキーワード • • • • • 光触媒（可視光応答）ナノコンポジットハイブリッドナノ粒子有機ー無機ハイブリッドナノ粒子触媒突然ですが・・・ 1 mの1/1000は1 mm（ミリメートル） 1 mmの1/1000は1 μm（ミクロン） 1 μmの1/1000は1 nm（ナノメートル） 1mの１０億分の１が１nmなのだ！ 12,000km 11.3cm 地球上にあるソフトボールを拡大！ 8 10 倍 11.3cm 約1 nm ソフトボールの中を拡大！ 8 10 倍主な研究題目 • 液相還元選択析出法によるNi-TiO2, Pt-TiO2ナノコンポジット粒子の合成と生成機構解明 • チタニアナノ粒子の部分硫化による光触媒の可視光動作化 • レーザーアブレーションによる素材表面のナノヘテロ構造制御と新規光機能材料の創製 • 気相法による新たな金属ナノ構造体の創製 • 鉄酸化物ナノ構造体の成長メカニズムの解明 • 有機ー無機ハイブリッド材料合成による新規磁性材料の開発 • 有機ー無機ハイブリッド液晶の合成 BaTiO3, SrTiO3, TiO2ナノ粒子の部分硫化による可視光応答性光触媒の開発例えば TiO2 可視光に応答する夢の光触媒！ CS2 部分硫化処理 20nm アナタース構造を保ったまま、構造中の酸素をイオウに置換酸化チタンST01 可視光領域太陽光スペクトル 100 ST01 80 吸収スペクトル 200°C 150°C 250°C 100°C 300°C 部分硫化でレッドシフト %R 60 40 350°C TiO2アナタースバンドギャップ 20 400°C 500℃ 450°C 0 200 300 400 500 600 700 Wave length, nm 硫化温度の上昇と共に、レッドシフトが見られ、可視光領域に吸収が得られた可視光応答性光触媒の誕可視光に応答する夢の光触媒！雰囲気制御型レーザーアブレーションによる部分硫化・部分窒化チタン酸化物膜光触媒の創製可視光領域 CS2ガス雰囲気にする！ 100P CS2(Torr) 10-3 10-2 部分硫化でレッドシフト 1.4x10-2 1.6x10-2 TiO2Ti-O-N(-C)膜およびTiO アナタース 2膜のエタノール転化率経時変化 10 バンドギャップ Ti-O-N(-C) TiO2 Conversion (%) Transmittance (%) CS2なし太陽光スペクトル 50 5 光触媒活性が80 %程度向上 0 200 400 600 薄膜の光吸収スペクトル Wavelength (nm) 0 800 0 3 6 Time (hr) 9 単分散α-Fe2O3 粒子と有機液晶性分子とのハイブリッド化リン酸基を有する有機液晶性分子 O F O P OH OH F 91 nm L1 47 nm 面特異的吸着によるハイブリッド化単分散 a-Fe2O3 微粒子サーモトロピックキュービック相 H4 －有機無機ハイブリッド液晶化の鍵－用いる無機微粒子の特徴的な形状と優れた単分散性有機液晶メソゲンの選択と微粒子表面に対して高い吸着性を示す官能基の導入 H2 サーモトロピックネマチック相こういう粒子はハイブリッド化しない液相還元選択析出法によるNiZn-TiO2ナノコンポジットの合成 2Ni2+ + BH4-  2Ni + B3+ + 2H2 Ni2+ Zn2+ BH4– Zn2+ Ni2+ 還元剤 TiO2 2+ Zn Zn2+ Zn2+ Ni2+ 20nm 酸化チタンST01 Ni2+ Ni2+ 液相還元有機溶媒中、ST01上に選択吸着 NiZn-TiO2ナノコンポジット ★NiZn複合ナノ粒子＋TiO2ナノ粒子の組合せによるナノコンポジットの誕生水素化触媒への応用応用基幹工業触媒のさらなる活性向上転化率（％） 15 ◆：Ni-Zn/TiO2(Zn/Ni=0.2) ■：Ni-Zn（Zn/Ni=0.2）新触媒調製法（当研究室で開発） ▲：Ni/TiO2 10 液相還元選択析出法とは ●：Ni 5 Znの添加により水素化活性向上 0 0 30 60 90 120 反応時間（min） TiO2を用いることによりNiZnナノ粒子の分散度が向上し水素化活性が向上溶液中の錯体を担体(TiO2）に飽和吸着させ、還元剤を用いてその場(in situ）で金属を担持する方法。常温でも金属ナノ粒子が得られる。特徴・ナノ粒子が凝集せず、高分散状態を維持・被覆率＝20～30%→高担持率・下地との強い化学結合→高安定性チタノシリケートの新合成法の開発～メカノケミカルルート～ Si source SDA Pr4N+OH- Ti source Ti(OBu)4 + H2O2 Si(OEt)4 mix 従来法 gelation mix TS-1 crystallization filtration dry calcination 新手法＝メカノケミカル反応を利用 Ti source Si source TiO2 powder SiO2 powder SDA Pr4N+OHO O O O mix and grind O Si3N4 pot 700 rpm, 36 h O Si O SDA crystallization O O Si Si O O O O Si O O Si O O O Ti O O calcination SDA O O Si O SDA SDA SDA O O Ti O O Si O TS-1 5 mm 諸君をお待ちしてますｂｙ村松研究室というわけで・・・・いらっしゃい！