JP5419049B2 - 微小構造体及びその製造方法 - Google Patents
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Description
3 ペルオキソチタン酸錯体
4 トリブロックコポリマー
22 シラン化合物
(1−1)第1の実施の形態による微小構造体の構成
図1は、複数の微小構造体2からなる暗青色の焼成粉末1の写真を示す。第1の実施の形態による微小構造体2は、球状の粒子であり、その粒子径が約25〜100nm程度のナノサイズに形成され、マグネリ構造のTi4O7の組成を有する。本発明による微小構造体2は、従来から知られている酸化物のバルク体(以下、これを従来結晶と呼ぶ)と異なり、ナノサイズにまでナノ微粒子化できた点に特徴を有している。
具体的には、先ず始めに、Ti粉末にH2O2とアンモニア水とを加え、黄色透明な(NH4)[Ti(O2)(OH)3]の溶液(以下、これをペルオキソチタン酸水溶液と呼ぶ)が得られるまで撹拌する。このペルオキソチタン酸水溶液内には、図2に示すようなペルオキソチタン酸錯体([Ti(O2)(OH)3]−)3が生成され得る。
上述した製造方法に従って具体的に作製した本発明による微小構造体2について、種々の検証試験を行った。先ず始めに、この検証試験に用いる微小構造体2の具体的な製造方法を説明した後、各検証結果について説明する。
先ず始めに下記の数1に示すように、2.0g(42(mmol)のTi粉末に、160mLの30%H2O2と、40mLの28%アンモニア水(NH3水溶液)とを加えた後、氷浴中(0〜5℃)で約2時間撹拌することにより、ペルオキソチタン酸錯体([Ti(O2)(OH)3]−)3を含有した黄色透明なペルオキソチタン酸水溶液を作製した。
次に、これら3つの焼成粉末1についてTEM像を確認した。図5(A)は、前駆体粉末5を800℃で焼成したときに得られた焼成粉末1のTEM像である。図5(B)は、前駆体粉末5を850℃で焼成したときに得られた焼成粉末1のTEM像である。図5(C)は、前駆体粉末5を900℃で焼成したときに得られた焼成粉末1のTEM像である。
次に、上述した800℃、850℃及び900℃で前駆体粉末5を焼成することで生成された3つの焼成粉末1の可視光吸収スペクトルをそれぞれ測定したところ、図7に示すような結果が得られた。なお、ここでは、各焼成粉末1の反射率Rを分光測色計で測定し、その測定結果である反射率Rを用いてクベルカ・ムンク(Kubelka-Munk)式により算出値を求め、その算出値を図7の縦軸に示した。なお、クベルカ・ムンク式は、Kubelka-Munk function/au=(1-R)2/2Rで表され、試料の光吸収を拡散反射光より求める式である。この図7の結果から、各焼成粉末1では、650nm付近にTiIIIのd-d遷移(2B2g→ 2A1g,2B1g)が確認された。
以上の構成において、本発明による製造方法では、ペルオキソチタン酸水溶液に界面活性溶液を加えて作製した混合溶液にエタノールを加えて沈殿物を生成して、混合溶液から採取した沈殿物を乾燥させることにより前駆体粉末5を生成し、この前駆体粉末5を所定温度で焼成処理する。
(2−1)第2の実施の形態による微小構造体の構成
図8は第2の実施の形態による微小構造体21のSEM(Scanning Electron Microscope)像である。この微小構造体21は、円筒状のナノロッドからなる点で第1の実施の形態とは相違しており、長さが約数μm、直径が約100〜500nmに形成され、マグネリ構造のTi4O7の組成を有する。本発明による微小構造体21は、従来から知られている従来結晶と異なり、ナノサイズにまで微小化したナノロッド状に形成されている点に特徴を有している。
先ず始めに、Ti粉末にH2O2とアンモニア水とを加え、黄色透明な(NH4)[Ti(O2)(OH)3]の溶液(すなわち、ペルオキソチタン酸水溶液)が得られるまで撹拌する。このペルオキソチタン酸水溶液内には、図9に示すようなペルオキソチタン酸錯体([Ti(O2)(OH)3]−)3が生成され得る。
上述した製造方法に従って具体的に作製した第2の実施の形態による微小構造体21について、種々の検証試験を行った。先ず始めに、この検証試験に用いる微小構造体1の具体的な製造方法を説明した後、各検証結果について説明する。
この場合、先ず始めに上述した数1に示すように、2.0g(42(mmol)のTi粉末に、160mLの30%H2O2と、40mLの28%アンモニア水とを加えた後、氷浴中(0〜5℃)で約2時間撹拌することにより、ペルオキソチタン酸錯体([Ti(O2)(OH)3]−)3を含有した黄色透明なペルオキソチタン酸水溶液を作製した。
次に、これら3つの焼成粉末についてTEM像を確認した。図12(A)は、前駆体粉末を800℃で焼成したときに得られた微小構造体21のTEM像である。図12(B)は、前駆体粉末を850℃で焼成したときに得られた微小構造体21のTEM像である。図12(C)は、前駆体粉末を900℃で焼成したときに得られた微小構造体21のTEM像である。これら図12(A)、(B)及び(C)のTEM像から、800℃、850℃又は900℃で前駆体粉末を焼成しても、前駆体23のロッド状の形状が保たれることが確認できた。また、この微小構造体21は、長さが約数μm、直径が約100〜500nmに形成されており、ナノロッド構造を有することが確認できた。因みに、上述した図8は前駆体粉末を850℃で焼成したときに得られた微小構造体21のSEM像である。
次に、上述した850℃及び900℃で前駆体粉末5を焼成することで生成された3つの焼成粉末の可視光吸収スペクトルをそれぞれ測定したところ、図14に示すような結果が得られた。なお、ここでは、上述した第1の実施の形態と同様に、各焼成粉末の反射率Rを分光測色計で測定し、その測定結果である反射率Rを用いてクベルカ・ムンク(Kubelka-Munk)式により算出値を求め、その算出値を図14の縦軸に示した。この図14の結果から、各焼成粉末では、650nm付近にTiIIIのd-d遷移(2B2g→ 2A1g,2B1g)が確認された。
以上の構成において、本発明による第2の実施の形態における製造方法では、テトラエトキシシラン(TEOS)等のシラン化合物22を添加した界面活性溶液を、ペルオキソチタン酸水溶液に加えて作製した混合溶液に、エタノールを加えて沈殿物を生成して、混合溶液から採取した沈殿物を乾燥させることにより前駆体23を生成し、この前駆体23を所定温度で焼成処理する。
Claims (4)
- 非イオン性ポリマー界面活性剤を含有した界面活性溶液と、ペルオキソチタン酸水溶液との混合溶液に沈殿した沈殿物を基に前駆体粉末が生成され、この前駆体粉末が焼成されることにより生成されたTi4O7からなるナノサイズの微小構造を有する
ことを特徴とする微小構造体。 - 前記界面活性溶液にはシラン化合物が添加され、
前記微小構造がナノロッド構造である
ことを特徴とする請求項1記載の微小構造体。 - 非イオン性ポリマー界面活性剤を含有した界面活性溶液と、ペルオキソチタン酸水溶液とを混合することにより混合溶液を作製する溶液作製工程と、
前記混合溶液内に沈殿した沈殿物を前記混合溶液から分離して前駆体粉末を生成する生成工程と、
前記前駆体粉末を所定の水素雰囲気下で所定時間焼成することにより、Ti4O7からなる微小構造体を生成する焼成工程と
を備えることを特徴とする微小構造体の製造方法。 - 前記溶液作製工程で用いる前記界面活性溶液にはシラン化合物を添加し、
前記生成工程により生成される前記微小構造体がナノロッド構造を有する
ことを特徴とする請求項3記載の微小構造体の製造方法。
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