JP2003239028A - ナノ細孔構造をもつＮｉ多孔質体の製造方法 - Google Patents
ナノ細孔構造をもつＮｉ多孔質体の製造方法Info
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- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 触媒，吸着剤，ガス吸蔵材，コンデンサ，選
択透過膜等の機能材料として有用なナノ細孔構造をもつ
Ｎｉ多孔質体を得る。 【構成】 このＮｉ多孔質体は、ポリビニルアルコール
のフィルムにニッケル化合物を分散吸着させた後、還元
性又は非酸化性雰囲気中で加熱することによりポリビニ
ルアルコールフィルムを消失させると共にニッケル化合
物を金属Ｎｉに還元することにより製造される。ポリビ
ニルアルコールは鹸化度８０％以上，数平均分子量５０
０〜２００００のものが好ましく、ニッケル化合物に
は、酢酸ニッケル，蓚酸ニッケル，酪酸ニッケル等の有
機酸塩や硫酸ニッケル，硝酸ニッケル，塩化ニッケル，
リン酸ニッケル等の無機酸塩が使用される。
択透過膜等の機能材料として有用なナノ細孔構造をもつ
Ｎｉ多孔質体を得る。 【構成】 このＮｉ多孔質体は、ポリビニルアルコール
のフィルムにニッケル化合物を分散吸着させた後、還元
性又は非酸化性雰囲気中で加熱することによりポリビニ
ルアルコールフィルムを消失させると共にニッケル化合
物を金属Ｎｉに還元することにより製造される。ポリビ
ニルアルコールは鹸化度８０％以上，数平均分子量５０
０〜２００００のものが好ましく、ニッケル化合物に
は、酢酸ニッケル，蓚酸ニッケル，酪酸ニッケル等の有
機酸塩や硫酸ニッケル，硝酸ニッケル，塩化ニッケル，
リン酸ニッケル等の無機酸塩が使用される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、Ｎｉの活性度を最大限
利用して機能性を格段に向上させ、触媒，吸着剤，ガス
吸蔵材，コンデンサ，選択透過膜等の機能材料として有
用なＮｉ多孔質体を製造する方法に関する。
利用して機能性を格段に向上させ、触媒，吸着剤，ガス
吸蔵材，コンデンサ，選択透過膜等の機能材料として有
用なＮｉ多孔質体を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】炭化水素の分解，付加，置換反応に使用
されるＮｉ触媒は、表面反応によって分解，付加，置換
反応が律速されることから比表面積の大きなものほど触
媒活性が高くなる。比表面積の大きなＮｉ触媒は、高分
子マトリックスに原子，イオン，分子等の化学種を分散
させ，高温焼成することにより製造されている。得られ
たＮｉ触媒は、スポンジ状の化学種／高分子複合体，化
学種／炭素複合体，化学種の酸化物になっており、大き
な比表面積をもつ。比表面積の大きなＮｉ多孔質体は、
他の触媒反応や有害ガスの分解・吸着，天然ガスの改質
反応，各種ガスセンサ，エネルギー蓄積用コンデンサ，
選択透過膜等としても使用されている。これらの用途で
も、比表面積が高いほどＮｉ多孔質体の機能性が向上す
る。
されるＮｉ触媒は、表面反応によって分解，付加，置換
反応が律速されることから比表面積の大きなものほど触
媒活性が高くなる。比表面積の大きなＮｉ触媒は、高分
子マトリックスに原子，イオン，分子等の化学種を分散
させ，高温焼成することにより製造されている。得られ
たＮｉ触媒は、スポンジ状の化学種／高分子複合体，化
学種／炭素複合体，化学種の酸化物になっており、大き
な比表面積をもつ。比表面積の大きなＮｉ多孔質体は、
他の触媒反応や有害ガスの分解・吸着，天然ガスの改質
反応，各種ガスセンサ，エネルギー蓄積用コンデンサ，
選択透過膜等としても使用されている。これらの用途で
も、比表面積が高いほどＮｉ多孔質体の機能性が向上す
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の方法でＮｉ多孔
質体を製造するとき、高温焼成時にＮｉ粒子が相互に凝
集しやすい。Ｎｉ粒子の凝集により多孔質化に制約が加
わり、ナノメータオーダの微細孔をもつＮｉ多孔質体に
なりがたい。また、化学種の分散用マトリックスとして
用いた高分子が高温焼成時に炭化してＮｉ多孔質体に残
留し、機能低下を引き起こしやすい。高分子化合物の残
留なくＮｉ多孔質体をナノ細孔構造にできると、比表面
積が飛躍的に大きくなり、従来の多孔質機能材料に比較
して格段に優れた性能の発現が予想される。
質体を製造するとき、高温焼成時にＮｉ粒子が相互に凝
集しやすい。Ｎｉ粒子の凝集により多孔質化に制約が加
わり、ナノメータオーダの微細孔をもつＮｉ多孔質体に
なりがたい。また、化学種の分散用マトリックスとして
用いた高分子が高温焼成時に炭化してＮｉ多孔質体に残
留し、機能低下を引き起こしやすい。高分子化合物の残
留なくＮｉ多孔質体をナノ細孔構造にできると、比表面
積が飛躍的に大きくなり、従来の多孔質機能材料に比較
して格段に優れた性能の発現が予想される。
【０００４】たとえば、Ｎｉ多孔質体を触媒に使用する
場合、大きな比表面積のため表面反応が活発に進行し、
反応の促進，分解・合成の効率化が図られる。次世代エ
ネルギーとして有望視されている水素の貯蔵材にあって
は、大きな比表面積に起因して貯蔵可能な水素量が増加
し、車載用燃料電池用水素貯蔵材として適用できる程度
に小型・高性能化が達成される。水素燃料電池のセパレ
ータとしても単位面積当りの水素処理能力が大きくな
り、高出力の水素燃料電池が得られる。
場合、大きな比表面積のため表面反応が活発に進行し、
反応の促進，分解・合成の効率化が図られる。次世代エ
ネルギーとして有望視されている水素の貯蔵材にあって
は、大きな比表面積に起因して貯蔵可能な水素量が増加
し、車載用燃料電池用水素貯蔵材として適用できる程度
に小型・高性能化が達成される。水素燃料電池のセパレ
ータとしても単位面積当りの水素処理能力が大きくな
り、高出力の水素燃料電池が得られる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような要
求に応えるべく案出されたものであり、熱分解が容易な
ポリビニルアルコールを分散用マトリックスに使用し、
ポリビニルアルコールの熱分解で生じた空間を微細孔と
することにより、触媒，吸着剤，ガス吸蔵材，コンデン
サ，選択透過膜等の機能性向上に有効なナノ細孔構造を
もち、残留炭素のないＮｉ多孔質体を得ることを目的と
する。
求に応えるべく案出されたものであり、熱分解が容易な
ポリビニルアルコールを分散用マトリックスに使用し、
ポリビニルアルコールの熱分解で生じた空間を微細孔と
することにより、触媒，吸着剤，ガス吸蔵材，コンデン
サ，選択透過膜等の機能性向上に有効なナノ細孔構造を
もち、残留炭素のないＮｉ多孔質体を得ることを目的と
する。
【０００６】本発明のＮｉ多孔質体製造方法は、その目
的を達成するため、ポリビニルアルコールの乾燥フィル
ムにニッケル化合物を分散吸着させた後、還元性又は非
酸化性雰囲気中で加熱することによりポリビニルアルコ
ールフィルムを消失させると共にニッケル化合物を金属
Ｎｉに還元することを特徴とする。ポリビニルアルコー
ルとしては、側鎖官能基の８０％以上がヒドロキシル基
で、鹸化度８０％以上，数平均分子量５００〜２０００
０のポリビニルアルコールが好ましい。ニッケル化合物
には、酢酸ニッケル，蓚酸ニッケル，酪酸ニッケル等の
有機酸塩の他に、硫酸ニッケル，硝酸ニッケル，塩化ニ
ッケル，リン酸ニッケル等の無機酸塩も使用できる。
的を達成するため、ポリビニルアルコールの乾燥フィル
ムにニッケル化合物を分散吸着させた後、還元性又は非
酸化性雰囲気中で加熱することによりポリビニルアルコ
ールフィルムを消失させると共にニッケル化合物を金属
Ｎｉに還元することを特徴とする。ポリビニルアルコー
ルとしては、側鎖官能基の８０％以上がヒドロキシル基
で、鹸化度８０％以上，数平均分子量５００〜２０００
０のポリビニルアルコールが好ましい。ニッケル化合物
には、酢酸ニッケル，蓚酸ニッケル，酪酸ニッケル等の
有機酸塩の他に、硫酸ニッケル，硝酸ニッケル，塩化ニ
ッケル，リン酸ニッケル等の無機酸塩も使用できる。
【０００７】ニッケル化合物を分散吸着させたポリビニ
ルアルコールフィルムを５００℃以上の温度で加熱焼成
すると、還元反応が促進されニッケル化合物が効率よく
金属Ｎｉまでに還元される。ポリビニルアルコールを消
失させる加熱焼成工程とは別工程で多孔質体を加熱還元
することによっても、ニッケル化合物が金属状態に還元
されたＮｉ多孔質体を製造できる。
ルアルコールフィルムを５００℃以上の温度で加熱焼成
すると、還元反応が促進されニッケル化合物が効率よく
金属Ｎｉまでに還元される。ポリビニルアルコールを消
失させる加熱焼成工程とは別工程で多孔質体を加熱還元
することによっても、ニッケル化合物が金属状態に還元
されたＮｉ多孔質体を製造できる。
【０００８】
【作用】ポリビニルアルコールは、比較的低温で熱分解
を開始し、分解残渣が少なく造膜製に優れた材料であ
る。本発明では、このような特徴を活用してポリビニル
アルコールを分散用マトリックスに使用した。ポリビニ
ルアルコールは、原子，イオン，分子等に対して強い吸
着場を与える上でも有効な分散用マトリックスである。
そのため、ポリビニルアルコールにＮｉソースを含浸さ
せると、Ｎｉソースは互いに凝集することなく均質分散
される。
を開始し、分解残渣が少なく造膜製に優れた材料であ
る。本発明では、このような特徴を活用してポリビニル
アルコールを分散用マトリックスに使用した。ポリビニ
ルアルコールは、原子，イオン，分子等に対して強い吸
着場を与える上でも有効な分散用マトリックスである。
そのため、ポリビニルアルコールにＮｉソースを含浸さ
せると、Ｎｉソースは互いに凝集することなく均質分散
される。
【０００９】Ｎｉイオンをポリマー側鎖に選択的に取り
込むためには、ポリビニルアルコールをフィルム化する
必要がある。ポリマーのフィルム化にはポリビニルアル
コールの重合度，鹸化度を高くして溶媒に溶けてしまう
ことを防止することが重要であるが、過度に重合度を高
くすると溶媒に対するポリビニルアルコールの分散度が
劣り、取扱いも困難になる。そのため、ポリビニルアル
コールの数平均分子量が５００〜２００００となるよう
に重合度を調整し、鹸化度を８０％以上に調整すること
が好ましい。重合度、鹸化度が適正に調整されたポリビ
ニルアルコールから造膜されたフィルムは、側鎖官能基
にＮｉイオンを選択的に結合させ、後工程の加熱処理時
においてもＮｉ相互の焼結凝集を防止し、ナノ細孔構造
の形成に働く。
込むためには、ポリビニルアルコールをフィルム化する
必要がある。ポリマーのフィルム化にはポリビニルアル
コールの重合度，鹸化度を高くして溶媒に溶けてしまう
ことを防止することが重要であるが、過度に重合度を高
くすると溶媒に対するポリビニルアルコールの分散度が
劣り、取扱いも困難になる。そのため、ポリビニルアル
コールの数平均分子量が５００〜２００００となるよう
に重合度を調整し、鹸化度を８０％以上に調整すること
が好ましい。重合度、鹸化度が適正に調整されたポリビ
ニルアルコールから造膜されたフィルムは、側鎖官能基
にＮｉイオンを選択的に結合させ、後工程の加熱処理時
においてもＮｉ相互の焼結凝集を防止し、ナノ細孔構造
の形成に働く。
【００１０】Ｎｉイオンは、ヒドロキシル基にＮｉイオ
ンが配位結合することによりポリビニルアルコールに選
択結合される。Ｎｉイオンの効果的な選択結合を実現さ
せる上では、ポリビニルアルコールの側鎖官能基がアル
キル基等で置換されておらず、８０％以上がヒドロキシ
ル基の側鎖が好ましい。
ンが配位結合することによりポリビニルアルコールに選
択結合される。Ｎｉイオンの効果的な選択結合を実現さ
せる上では、ポリビニルアルコールの側鎖官能基がアル
キル基等で置換されておらず、８０％以上がヒドロキシ
ル基の側鎖が好ましい。
【００１１】分散用マトリックスは、ガラス等の適宜の
基板上にポリビニルアルコール溶液を展開し、室温乾燥
で造膜するキャスト法で用意される。ポリビニルアルコ
ール溶液には、ポリマー分子間の相互作用に起因するゲ
ル化を防止するため、ヒドロキシル基の保護剤として
(ＮＨ4)2ＨＰＯ4が必要に応じ添加される。得られたポ
リビニルアルコールフィルムは多数のミクロ孔，メソ孔
をもち、分子吸着能が強化された細孔壁が無数に形成さ
れる。
基板上にポリビニルアルコール溶液を展開し、室温乾燥
で造膜するキャスト法で用意される。ポリビニルアルコ
ール溶液には、ポリマー分子間の相互作用に起因するゲ
ル化を防止するため、ヒドロキシル基の保護剤として
(ＮＨ4)2ＨＰＯ4が必要に応じ添加される。得られたポ
リビニルアルコールフィルムは多数のミクロ孔，メソ孔
をもち、分子吸着能が強化された細孔壁が無数に形成さ
れる。
【００１２】ポリビニルアルコールフィルム（分散用マ
トリックス）を洗浄，乾燥した後、Ｎｉソースを含浸さ
せる。Ｎｉソースとしては、比較的マイルドな環境下で
金属Ｎｉに還元される有機酸塩，無機酸塩が挙げられ
る。具体的には、酢酸ニッケル，蓚酸ニッケル，酪酸ニ
ッケル等の有機酸塩や、硫酸ニッケル，硝酸ニッケル，
塩化ニッケル，リン酸ニッケル等の無機酸塩がある。
トリックス）を洗浄，乾燥した後、Ｎｉソースを含浸さ
せる。Ｎｉソースとしては、比較的マイルドな環境下で
金属Ｎｉに還元される有機酸塩，無機酸塩が挙げられ
る。具体的には、酢酸ニッケル，蓚酸ニッケル，酪酸ニ
ッケル等の有機酸塩や、硫酸ニッケル，硝酸ニッケル，
塩化ニッケル，リン酸ニッケル等の無機酸塩がある。
【００１３】Ｎｉソースの含浸に際しては、Ｎｉソース
含有溶液にポリビニルアルコールフィルムを浸漬する方
法，ポリビニルアルコールフィルムを透過してＮｉソー
ス含有溶液を流動させる方法等の液相法が採用される。
或いは、蒸気化したＮｉソースをポリビニルアルコール
フィルムに送り込み、ポリビニルアルコールとＮｉソー
スとの接触でＮｉソースをポリビニルアルコールフィル
ムに吸着させる気相法も採用可能である。
含有溶液にポリビニルアルコールフィルムを浸漬する方
法，ポリビニルアルコールフィルムを透過してＮｉソー
ス含有溶液を流動させる方法等の液相法が採用される。
或いは、蒸気化したＮｉソースをポリビニルアルコール
フィルムに送り込み、ポリビニルアルコールとＮｉソー
スとの接触でＮｉソースをポリビニルアルコールフィル
ムに吸着させる気相法も採用可能である。
【００１４】Ｎｉソースを含浸させたポリビニルアルコ
ールフィルムを還元性又は非酸化性雰囲気下で加熱焼成
すると、ポリビニルアルコールが熱分解して消失する。
還元性雰囲気には水素ガス，水素含有ガス等が使用され
る。ポリビニルアルコールの熱分解で生じる炭化物が還
元作用を呈するため、窒素ガス，不活性ガス等の非酸化
性雰囲気も使用できる。
ールフィルムを還元性又は非酸化性雰囲気下で加熱焼成
すると、ポリビニルアルコールが熱分解して消失する。
還元性雰囲気には水素ガス，水素含有ガス等が使用され
る。ポリビニルアルコールの熱分解で生じる炭化物が還
元作用を呈するため、窒素ガス，不活性ガス等の非酸化
性雰囲気も使用できる。
【００１５】Ｎｉソース含浸ポリビニルアルコールフィ
ルムから熱分解によってポリビニルアルコールが消失す
ると、ポリビニルアルコールの消失個所が微細孔にな
る。このとき、高度の分散性でＮｉソースが吸着してい
るポリビニルアルコールフィルムを還元焼成するため、
Ｎｉソース又は金属Ｎｉが凝集することなく、ポリビニ
ルアルコールの痕跡が微細孔として確保されたナノ細孔
構造が現出する。また、比表面積の大きな金属は一般的
に酸化されやすいが、金属表面の活性点がポリビニルア
ルコールの熱分解で生成した炭素で終端するため、得ら
れるＮｉ多孔質体の耐酸化性が極めて高くなる。金属表
面の活性点が炭素で終端していることは、還元反応で生
じた金属Ｎｉの凝集が抑制される原因の一つとも推察さ
れる。
ルムから熱分解によってポリビニルアルコールが消失す
ると、ポリビニルアルコールの消失個所が微細孔にな
る。このとき、高度の分散性でＮｉソースが吸着してい
るポリビニルアルコールフィルムを還元焼成するため、
Ｎｉソース又は金属Ｎｉが凝集することなく、ポリビニ
ルアルコールの痕跡が微細孔として確保されたナノ細孔
構造が現出する。また、比表面積の大きな金属は一般的
に酸化されやすいが、金属表面の活性点がポリビニルア
ルコールの熱分解で生成した炭素で終端するため、得ら
れるＮｉ多孔質体の耐酸化性が極めて高くなる。金属表
面の活性点が炭素で終端していることは、還元反応で生
じた金属Ｎｉの凝集が抑制される原因の一つとも推察さ
れる。
【００１６】
【実施例】ポリビニルアルコールに１０質量％の割合で
(ＮＨ4)2ＰＯ4を混合し、蒸留水に溶解することにより
濃度１０質量％のポリビニルアルコール水溶液を用意し
た。ポリビニルアルコール水溶液８０ｍｌをガラス基板
上に滴下し、室温で１週間静置させて乾燥することによ
り、膜厚２ｍｍのポリビニルアルコールフィルムを作製
した。次いで、ポリビニルアルコールフィルムを１Ｎ−
ＮａＯＨ水溶液に２４時間浸漬し、Ｎｉ化合物：Ｎｉ
(ＯＨ)2としてポリマー中に固定した。その後，常温
下、純水で洗浄し、室温で乾燥させた。
(ＮＨ4)2ＰＯ4を混合し、蒸留水に溶解することにより
濃度１０質量％のポリビニルアルコール水溶液を用意し
た。ポリビニルアルコール水溶液８０ｍｌをガラス基板
上に滴下し、室温で１週間静置させて乾燥することによ
り、膜厚２ｍｍのポリビニルアルコールフィルムを作製
した。次いで、ポリビニルアルコールフィルムを１Ｎ−
ＮａＯＨ水溶液に２４時間浸漬し、Ｎｉ化合物：Ｎｉ
(ＯＨ)2としてポリマー中に固定した。その後，常温
下、純水で洗浄し、室温で乾燥させた。
【００１７】造膜されたポリビニルアルコールフィルム
は、弾力性のある緑色のフィルムであった。フィルムの
弾力性は、ポリビニルアルコール側鎖のヒドロキシル基
と水素結合を介して相互作用する水分子の残存を示唆し
ている。ヒドロキシル基と相互作用している水分子は室
温乾燥で除去されないので、次の含浸過程におけるポリ
ビニルアルコールとニッケル溶液との馴染み性を向上さ
せ、ポリビニルアルコールフィルムへのＮｉイオンの取
込みをスムーズに進行させる。
は、弾力性のある緑色のフィルムであった。フィルムの
弾力性は、ポリビニルアルコール側鎖のヒドロキシル基
と水素結合を介して相互作用する水分子の残存を示唆し
ている。ヒドロキシル基と相互作用している水分子は室
温乾燥で除去されないので、次の含浸過程におけるポリ
ビニルアルコールとニッケル溶液との馴染み性を向上さ
せ、ポリビニルアルコールフィルムへのＮｉイオンの取
込みをスムーズに進行させる。
【００１８】硝酸ニッケルをＮｉソースに用い、濃度３
０質量％の硝酸ニッケル水溶液を用意した。硝酸ニッケ
ル水溶液にポリビニルアルコールフィルムを７２時間浸
漬し、Ｎｉイオンをポリビニルアルコールフィルムに吸
着させた。次いで、１Ｎ−ＮａＯＨ水溶液にポリビニル
アルコールフィルムを７２時間浸漬した後、蒸留水で洗
浄し、室温で乾燥することによりＮｉ(ＯＨ)2が分散し
たポリビニルアルコールフィルムを得た。Ｎｉ(ＯＨ)2
分散ポリビニルアルコールフィルムを石英管に装入し、
流量１０ｃｃ／ｍｌで窒素ガスを石英管に送り込みなが
ら加熱焼成した。得られるＮｉ多孔質体に及ぼす焼成温
度の影響を調査するため、２００〜６５０℃の範囲で焼
成温度を変更した。
０質量％の硝酸ニッケル水溶液を用意した。硝酸ニッケ
ル水溶液にポリビニルアルコールフィルムを７２時間浸
漬し、Ｎｉイオンをポリビニルアルコールフィルムに吸
着させた。次いで、１Ｎ−ＮａＯＨ水溶液にポリビニル
アルコールフィルムを７２時間浸漬した後、蒸留水で洗
浄し、室温で乾燥することによりＮｉ(ＯＨ)2が分散し
たポリビニルアルコールフィルムを得た。Ｎｉ(ＯＨ)2
分散ポリビニルアルコールフィルムを石英管に装入し、
流量１０ｃｃ／ｍｌで窒素ガスを石英管に送り込みなが
ら加熱焼成した。得られるＮｉ多孔質体に及ぼす焼成温
度の影響を調査するため、２００〜６５０℃の範囲で焼
成温度を変更した。
【００１９】焼成後の各試料について容量法（−１９６
℃）で窒素吸収等温線を求めると共に、Ｘ線吸収スペク
トルから微細構造を測定し、Ｘ線光電子分光法で分光ス
ペクトルを測定した。窒素吸収等温線の測定結果を示す
図１にみられるように、何れの焼成温度で得られたＮｉ
多孔質体も低相対圧部で窒素吸収等温線が急激に立ち上
がっていた。窒素吸収等温線の急激な立上りは、口径２
ｎｍ以下のミクロ孔が存在していることを意味する。ま
た、吸着時（図中、黒点で示す）と脱着時（図中、白点
で示す）で窒素吸収等温線が一致しないヒステリシスが
観測され、口径２〜５０ｎｍのメソ孔が共存することが
確認された。メソ孔は、ＤＨ法（Dollimore-Heal法）で
求められたメソ細孔分布（図２）から細孔口径約４ｎｍ
をピークとし、３〜７.４ｎｍ程度の細孔分布をもって
いた。窒素吸収等温線から決定した表面積を表１に示
す。表１から，本発明で得られたＮｉ多孔質体は、非常
に大きな表面積をもつことが判る。
℃）で窒素吸収等温線を求めると共に、Ｘ線吸収スペク
トルから微細構造を測定し、Ｘ線光電子分光法で分光ス
ペクトルを測定した。窒素吸収等温線の測定結果を示す
図１にみられるように、何れの焼成温度で得られたＮｉ
多孔質体も低相対圧部で窒素吸収等温線が急激に立ち上
がっていた。窒素吸収等温線の急激な立上りは、口径２
ｎｍ以下のミクロ孔が存在していることを意味する。ま
た、吸着時（図中、黒点で示す）と脱着時（図中、白点
で示す）で窒素吸収等温線が一致しないヒステリシスが
観測され、口径２〜５０ｎｍのメソ孔が共存することが
確認された。メソ孔は、ＤＨ法（Dollimore-Heal法）で
求められたメソ細孔分布（図２）から細孔口径約４ｎｍ
をピークとし、３〜７.４ｎｍ程度の細孔分布をもって
いた。窒素吸収等温線から決定した表面積を表１に示
す。表１から，本発明で得られたＮｉ多孔質体は、非常
に大きな表面積をもつことが判る。
【００２０】
【００２１】Ｘ線吸収微細構造の測定結果を示す図３に
みられるように、２００〜４００℃の焼成温度で得られ
た多孔質体がＮｉＯの電子状態と同じ構造をもっていた
が、５００〜６５０℃の焼成温度で得られた多孔質体で
は金属Ｎｉと同じ電子状態になっていた。この結果は、
焼成温度を５００℃以上に設定するとき、ＮｉＯが還元
されて金属Ｎｉになることを示している。焼成温度６５
０℃で得られたＮｉ多孔質体をＸ線光電子分光法でスペ
クトル分析したところ、表面酸素官能基に由来するＯ１
ｓピークがほとんど観測されなかった。図４の結果は、
酸素に対する表面の反応性が極めて低く、耐酸化性に優
れたＮｉ多孔質体であることを示している。
みられるように、２００〜４００℃の焼成温度で得られ
た多孔質体がＮｉＯの電子状態と同じ構造をもっていた
が、５００〜６５０℃の焼成温度で得られた多孔質体で
は金属Ｎｉと同じ電子状態になっていた。この結果は、
焼成温度を５００℃以上に設定するとき、ＮｉＯが還元
されて金属Ｎｉになることを示している。焼成温度６５
０℃で得られたＮｉ多孔質体をＸ線光電子分光法でスペ
クトル分析したところ、表面酸素官能基に由来するＯ１
ｓピークがほとんど観測されなかった。図４の結果は、
酸素に対する表面の反応性が極めて低く、耐酸化性に優
れたＮｉ多孔質体であることを示している。
【００２２】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、原子，イオン，分子等に対して強い吸着場を与える
物質にポリビニルアルコールフィルムを使用することに
より、高度な分散状態でニッケル化合物がポリビニルア
ルコールフィルムに吸着される。しかも、ポリビニルア
ルコールが加熱消失する際に生成する炭素が還元作用を
呈するので、還元性雰囲気で加熱焼成しなくてもニッケ
ル化合物が金属Ｎｉに還元される。このようにして得ら
れるＮｉ多孔質体は、ポリビニルアルコールの痕跡がナ
ノメータオーダの微細孔となり、従来のスポンジ状ニッ
ケルに比較して格段に比表面積の大きなナノ細孔構造を
もつ。そのため、Ｎｉ本来の活性作用が効果的に発現さ
れ、機能性が大幅に改善された触媒，吸着剤，ガス吸蔵
材，コンデンサ，選択透過膜等の機能材料として使用さ
れる。
は、原子，イオン，分子等に対して強い吸着場を与える
物質にポリビニルアルコールフィルムを使用することに
より、高度な分散状態でニッケル化合物がポリビニルア
ルコールフィルムに吸着される。しかも、ポリビニルア
ルコールが加熱消失する際に生成する炭素が還元作用を
呈するので、還元性雰囲気で加熱焼成しなくてもニッケ
ル化合物が金属Ｎｉに還元される。このようにして得ら
れるＮｉ多孔質体は、ポリビニルアルコールの痕跡がナ
ノメータオーダの微細孔となり、従来のスポンジ状ニッ
ケルに比較して格段に比表面積の大きなナノ細孔構造を
もつ。そのため、Ｎｉ本来の活性作用が効果的に発現さ
れ、機能性が大幅に改善された触媒，吸着剤，ガス吸蔵
材，コンデンサ，選択透過膜等の機能材料として使用さ
れる。
【図１】 Ｎｉ(ＯＨ)2分散ポリビニルアルコールフィ
ルムを加熱焼成して得られた薄膜の窒素吸収等温線に焼
成温度が及ぼす影響を表したグラフ
ルムを加熱焼成して得られた薄膜の窒素吸収等温線に焼
成温度が及ぼす影響を表したグラフ
【図２】 焼成温度がメソ細孔分布に及ぼす影響を表し
たグラフ
たグラフ
【図３】 Ｎｉ(ＯＨ)2分散ポリビニルアルコールフィ
ルムを加熱焼成して得られた薄膜（ａ）のＸ線吸収微細
構造を標準試料（ｂ）と対比したグラフ
ルムを加熱焼成して得られた薄膜（ａ）のＸ線吸収微細
構造を標準試料（ｂ）と対比したグラフ
【図４】 Ｎｉ(ＯＨ)2分散ポリビニルアルコールフィ
ルムを加熱焼成して得られた薄膜（ａ）のＸ線光電子分
光法スペクトルを標準試料（ｂ）と対比したグラフ
ルムを加熱焼成して得られた薄膜（ａ）のＸ線光電子分
光法スペクトルを標準試料（ｂ）と対比したグラフ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 金子 克美
千葉県市原市青葉台６−25−１
Ｆターム(参考） 4D006 GA41 MA26 MA27 MB03 MC02X
NA51 NA63 PB18
4G066 AA02B AA10D AA53A AC02D
BA23 BA24 BA31 CA38 FA12
FA17 FA34
4G069 AA02 AA08 BA21C BA22C
BB02A BB02B BB08C BB10C
BB12C BB14C BC68A BC68B
BC68C BD12C BE06C BE08C
EC03Y EC06Y EC18Y FA01
FB36 FB44 FC02 FC03 FC07
5H027 AA02 BA14
Claims (4)
- 【請求項１】 ポリビニルアルコールの乾燥フィルムに
ニッケル化合物を分散吸着させた後、還元性又は非酸化
性雰囲気中で加熱することによりポリビニルアルコール
フィルムを消失させると共にニッケル化合物を金属Ｎｉ
に還元することを特徴とするナノ細孔構造をもつＮｉ多
孔質体の製造方法。 - 【請求項２】 側鎖官能基の８０％以上がヒドロキシル
基，鹸化度が８０％以上，数平均分子量が５００〜２０
０００のポリビニルアルコールを使用する請求項１記載
の製造方法。 - 【請求項３】 有機酸塩及び無機酸塩の１種又は２種以
上をニッケル化合物として使用する請求項１記載の製造
方法。 - 【請求項４】 ５００℃以上の温度で焼成する請求項１
記載の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002037761A JP3980370B2 (ja) | 2002-02-15 | 2002-02-15 | ナノ細孔構造をもつＮｉ多孔質体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003239028A true JP2003239028A (ja) | 2003-08-27 |
| JP3980370B2 JP3980370B2 (ja) | 2007-09-26 |
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ID=27779254
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002037761A Expired - Lifetime JP3980370B2 (ja) | 2002-02-15 | 2002-02-15 | ナノ細孔構造をもつＮｉ多孔質体の製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3980370B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1296427C (zh) * | 2004-06-11 | 2007-01-24 | 武汉大学 | 一种增强聚乙烯醇复合膜及其制备方法和用途 |
| KR100680889B1 (ko) | 2005-07-19 | 2007-02-08 | 한국화학연구원 | 나노 세공을 갖는 다중 금속 함유 니켈포스페이트 분자체조성물과 이의 제조방법 |
| JP2009061580A (ja) * | 2007-08-09 | 2009-03-26 | National Institute For Materials Science | ナノフレーク状金属複合材料、その製造方法および表面増強ラマン散乱活性基板 |
| WO2012063591A1 (ja) * | 2010-11-09 | 2012-05-18 | 国立大学法人大阪大学 | 金属多孔質体および金属含有多孔質体の製造方法ならびに金属多孔質体および金属含有多孔質体 |
| CN113398885A (zh) * | 2021-06-29 | 2021-09-17 | 哈尔滨理工大学 | 一种吸附h2s木质素炭膜的制备方法 |
-
2002
- 2002-02-15 JP JP2002037761A patent/JP3980370B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
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| WO2012063591A1 (ja) * | 2010-11-09 | 2012-05-18 | 国立大学法人大阪大学 | 金属多孔質体および金属含有多孔質体の製造方法ならびに金属多孔質体および金属含有多孔質体 |
| JP5769153B2 (ja) * | 2010-11-09 | 2015-08-26 | 国立大学法人大阪大学 | 金属多孔質体および金属含有多孔質体の製造方法ならびに金属多孔質体および金属含有多孔質体 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3980370B2 (ja) | 2007-09-26 |
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