JP7252614B2 - ナノワイヤ構造体、その製造方法、イオン交換材料、光触媒材料、および、金属固定化材料 - Google Patents
ナノワイヤ構造体、その製造方法、イオン交換材料、光触媒材料、および、金属固定化材料 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7252614B2 JP7252614B2 JP2019097230A JP2019097230A JP7252614B2 JP 7252614 B2 JP7252614 B2 JP 7252614B2 JP 2019097230 A JP2019097230 A JP 2019097230A JP 2019097230 A JP2019097230 A JP 2019097230A JP 7252614 B2 JP7252614 B2 JP 7252614B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nanowire structure
- range
- layered titanate
- sample
- nanowire
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 title claims description 91
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 title claims description 39
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 33
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims description 32
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims description 30
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 16
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 title claims description 13
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 62
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 42
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
- 150000003856 quaternary ammonium compounds Chemical class 0.000 claims description 21
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 20
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims description 19
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 18
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 16
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 14
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims description 13
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- -1 ammonium halide Chemical class 0.000 claims description 11
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims description 11
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 10
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 8
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N rubidium atom Chemical compound [Rb] IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 6
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 6
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims description 6
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 claims description 3
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 37
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 21
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 16
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 15
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 14
- 238000009281 ultraviolet germicidal irradiation Methods 0.000 description 14
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 11
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 11
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 11
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 11
- 239000000047 product Substances 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 9
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 7
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 5
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000002354 inductively-coupled plasma atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 5
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- LPSKDVINWQNWFE-UHFFFAOYSA-M tetrapropylazanium;hydroxide Chemical compound [OH-].CCC[N+](CCC)(CCC)CCC LPSKDVINWQNWFE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 4
- 238000000024 high-resolution transmission electron micrograph Methods 0.000 description 4
- AEIXRCIKZIZYPM-UHFFFAOYSA-M hydroxy(oxo)iron Chemical group [O][Fe]O AEIXRCIKZIZYPM-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 229910017855 NH 4 F Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000002173 high-resolution transmission electron microscopy Methods 0.000 description 3
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000000634 powder X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- 238000002371 ultraviolet--visible spectrum Methods 0.000 description 3
- DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 5-(5-carboxythiophen-2-yl)thiophene-2-carboxylic acid Chemical compound S1C(C(=O)O)=CC=C1C1=CC=C(C(O)=O)S1 DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002012 Aerosil® Inorganic materials 0.000 description 2
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000000026 X-ray photoelectron spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000002524 electron diffraction data Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910052808 lithium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 239000005297 pyrex Substances 0.000 description 2
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012901 Milli-Q water Substances 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- 229910003083 TiO6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000010724 Wisteria floribunda Nutrition 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000004887 air purification Methods 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- UQZIWOQVLUASCR-UHFFFAOYSA-N alumane;titanium Chemical compound [AlH3].[Ti] UQZIWOQVLUASCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- SWLVFNYSXGMGBS-UHFFFAOYSA-N ammonium bromide Chemical compound [NH4+].[Br-] SWLVFNYSXGMGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 230000003373 anti-fouling effect Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 description 1
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004332 deodorization Methods 0.000 description 1
- NJLLQSBAHIKGKF-UHFFFAOYSA-N dipotassium dioxido(oxo)titanium Chemical compound [K+].[K+].[O-][Ti]([O-])=O NJLLQSBAHIKGKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- FVIZARNDLVOMSU-UHFFFAOYSA-N ginsenoside K Natural products C1CC(C2(CCC3C(C)(C)C(O)CCC3(C)C2CC2O)C)(C)C2C1C(C)(CCC=C(C)C)OC1OC(CO)C(O)C(O)C1O FVIZARNDLVOMSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 125000005496 phosphonium group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 235000015320 potassium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 235000011181 potassium carbonates Nutrition 0.000 description 1
- 229910001414 potassium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- GROMGGTZECPEKN-UHFFFAOYSA-N sodium metatitanate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Ti](=O)O[Ti](=O)O[Ti]([O-])=O GROMGGTZECPEKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 229910001427 strontium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- PWYYWQHXAPXYMF-UHFFFAOYSA-N strontium(2+) Chemical compound [Sr+2] PWYYWQHXAPXYMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 238000002076 thermal analysis method Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Catalysts (AREA)
Description
0.5≦x≦1.1、
0≦y≦0.9、および、
-0.1≦z≦0.1
を満たし、これにより上記課題を解決する。
前記ナノワイヤ構造体は、5nm以上15nm以下の範囲の直径、および、60nm以上10μm以下の範囲の長さを有してもよい。
前記ナノワイヤ構造体は、8nm以上12nm以下の範囲の直径、および、1μm以上10μm以下の範囲の長さを有してもよい。
前記層状チタン酸塩は、0.78nmより大きく1.2nm以下の範囲の層間距離を有してもよい。
さらにアナターゼ型酸化チタンを含有してもよい。
前記アナターゼ型酸化チタンは、5wt%以下の範囲で含有されてもよい。
前記A元素は、少なくともKであり、前記B元素は、Liであってもよい。
前記A元素は、さらにHを含有してもよい
前記組成式は、KaHbTicLidOeで表され、パラメータa~e、それぞれ、
0.6≦a≦0.65、
0.15≦b≦0.25、
1.7≦c≦1.8、
0.2≦d≦0.3、および、
3.9≦e≦4.1
を満たしてもよい。
本発明による上記ナノワイヤ構造体の製造方法は、AxTi2-yByO4(Aは、K(カリウム)、Rb(ルビジウム)、Cs(セシウム)およびH(水素)からなる群から少なくとも1つ選択される元素であり、Tiはチタンであり、Bは、Li(リチウム)、Mg(マグネシウム)、Co(コバルト)、Ni(ニッケル)、Cu(銅)、Zn(亜鉛)、Mn(マンガン)、Nb(ニオブ)およびFe(鉄)からなる群から少なくとも1つ選択される元素であり、Oは酸素を表し、パラメータxおよびyは、それぞれ、0.5≦x≦1.1および0≦y≦0.9で表されるレピドクロサイト型構造を有する層状チタン酸塩を、第4級アンモニウム化合物およびハロゲン化アンモニウムを含有する水溶液中で水熱合成する工程を包含し、前記第4級アンモニウム化合物は、前記層状チタン酸塩に対して0.05以上0.28未満の範囲のモル比を満たし、これにより上記課題を解決する。
前記第4級アンモニウム化合物は、前記層状チタン酸塩に対して0.1以上0.2以下の範囲のモル比を満たしてもよい。
前記ハロゲン化アンモニウムは、前記層状チタン酸塩に対して0.3以上0.4以下の範囲のモル比を満たしてもよい。
前記水熱合成する工程は、120℃以上250℃以下の温度範囲で行われてもよい。
前記水熱合成する工程は、150℃以上190℃以下の温度範囲で行われてもよい。
前記水熱合成する工程は、24時間以上14日以下の範囲で行われてもよい。
前記水熱合成する工程で得られた生成物を洗浄する工程をさらに包含してもよい。
本発明によるイオン交換材料は、上記ナノワイヤ構造体を含有し、これにより上記課題を解決する。
本発明による光触媒材料は、上記ナノワイヤ構造体を含有し、これにより上記課題を解決する。
本発明による金属固定化材料は、上記ナノワイヤ構造体を含有し、これにより上記課題を解決する。
Cd(カドミウム)、Ni(ニッケル)、Ag(銀)、Au(金)、Cu(銅)、Cr(クロム)、Hg(水銀)およびPt(白金)からなる群から少なくとも1種選択される金属イオンを固定化してもよい。
0.5≦x≦1.1、
0≦y≦0.9、および
-0.1≦z≦0.1
を満たす。
0.6≦a≦0.65、
0.15≦b≦0.25、
1.7≦c≦1.8、
0.2≦d≦0.3、および、
3.9≦e≦4.1
を満たす。これにより、高いイオン交換能および光触媒活性を示し得る。
図2は、本発明のナノワイヤ構造体の製造プロシージャを示す模式図である。
試薬には、炭酸カリウム(K2CO3、ナカライテスク株式会社製、純度99.5%)、炭酸リチウム(Li2CO3、東京化成工業株式会社製、純度98%以上)および酸化チタン(TiO2、日本エアロジル株式会社製、P25)を用い、モル比でK2CO3:Li2CO3:TiO2=2.4:0.8:10.4となるように試薬を秤量した。秤量した試薬を撹拌機で2時間混合し、得られた混合物を、大気中、600℃で2時間焼成した。室温まで冷却した後、得られた焼成体を粉砕し、再度、大気中、600℃でさらに20時間焼成した。
先に合成したKTLOまたはアナターゼ(触媒学会から供給されたJRC-TIO-1、一次粒子の粒径:20nm)、第4級アンモニウム化合物としてテトラプロピルアンモニウムヒドロキシド(TPAOH)水溶液(東京化成工業株式会社製、40wt%水溶液)、および、ハロゲン化アンモニウムとしてフッ化アンモニウム(NH4F、シグマアルドリッチ製、純度99.9%以上)を用い、表1にしたがって秤量し、テフロン(登録商標)容器を内筒できるステンレス鋼容器に投入し、水熱合成を行った。水熱合成の条件は、170℃、1時間であった。水熱合成後、生成物をエタノールで洗浄し、60℃で乾燥させた。
図5は、例2の試料のSEM像を示す図である。
図6は、例3の試料のSEM像を示す図である。
図7は、例4の試料のSEM像を示す図である。
図8は、例5の試料のSEM像を示す図である。
図10は、例2~例4の試料のXRDパターンを示す図である。
図11は、例5の試料のXRDパターンを示す図である。
0.5≦x≦1.1、
0≦y≦0.9、および
-0.1≦z≦0.1
を満たすレピドクロサイト型構造を有するナノワイヤ構造体が得られたことが示された。
0.6≦a≦0.65、
0.15≦b≦0.25、
1.7≦c≦1.8、
0.2≦d≦0.3、および、
3.9≦e≦4.1
を満たすことが示された。
次に、例1の試料(ナノワイヤ構造体)の光触媒活性について調べた。
図16は、例1の試料のH2発生の変化を示す図である。
次に、例1の試料(ナノワイヤ構造体)のイオン交換能について調べた。
次に、例1の試料(ナノワイヤ構造体)の金属固定化について調べた。イオン交換の実験において、紫外線を照射した以外は同様であるため説明を省略する。紫外線照射の条件は光触媒の実験と同じであった。
図19は、Ni2+イオン交換後例1の試料のNi金属の堆積量と紫外線照射時間との関係を示す図である。
200 層状チタン酸塩
210 第4級アンモニウム化合物およびハロゲン化アンモニウムを含有する水溶液
220 最小ユニット
230 Aイオン
Claims (20)
- 層状チタン酸塩を含有するナノワイヤ構造体であって、
前記層状チタン酸塩は、レピドクロサイト型構造を有し、
組成式AxTi2-yByO4+z(Aは、Rb(ルビジウム)、Cs(セシウム)およびH(水素)からなる群から少なくとも1つ選択される元素であり、Tiはチタンであり、Bは、Li(リチウム)であり、Oは酸素を表す)で表され、パラメータx、yおよびzは、それぞれ、
0.5≦x≦1.1、
0≦y≦0.9、および、
-0.1≦z≦0.1
を満たす、ナノワイヤ構造体。 - 前記ナノワイヤ構造体は、5nm以上15nm以下の範囲の直径、および、60nm以上10μm以下の範囲の長さを有する、請求項1に記載のナノワイヤ構造体。
- 前記ナノワイヤ構造体は、8nm以上12nm以下の範囲の直径、および、1μm以上10μm以下の範囲の長さを有する、請求項2に記載のナノワイヤ構造体。
- 前記層状チタン酸塩は、0.78nmより大きく1.2nm以下の範囲の層間距離を有する、請求項1~3のいずれかに記載の記載のナノワイヤ構造体。
- さらにアナターゼ型酸化チタンを含有する、請求項1~4のいずれかに記載のナノワイヤ構造体。
- 前記アナターゼ型酸化チタンは、5wt%以下の範囲で含有される、請求項5に記載のナノワイヤ構造体。
- 前記A元素は、少なくともKである、請求項1~6のいずれかに記載のナノワイヤ構造体。
- 前記A元素は、さらにHを含有する、請求項7に記載のナノワイヤ構造体。
- 前記組成式は、KaHbTicLidOeで表され、パラメータa~e、それぞれ、
0.6≦a≦0.65、
0.15≦b≦0.25、
1.7≦c≦1.8、
0.2≦d≦0.3、および、
3.9≦e≦4.1
を満たす、請求項8に記載のナノワイヤ構造体。 - AxTi2-yByO4(Aは、K(カリウム)、Rb(ルビジウム)、Cs(セシウム)およびH(水素)からなる群から少なくとも1つ選択される元素であり、Tiはチタンであり、Bは、Li(リチウム)であり、Oは酸素を表し、パラメータxおよびyは、それぞれ、0.5≦x≦1.1および0≦y≦0.9で表されるレピドクロサイト型構造を有する層状チタン酸塩を、第4級アンモニウム化合物およびハロゲン化アンモニウムを含有する水溶液中で水熱合成する工程を包含し、
前記第4級アンモニウム化合物は、前記層状チタン酸塩に対して0.05以上0.28未満の範囲のモル比を満たす、請求項1~9のいずれかに記載のナノワイヤ構造体の製造方法。 - 前記第4級アンモニウム化合物は、前記層状チタン酸塩に対して0.1以上0.2以下の範囲のモル比を満たす、請求項10に記載の製造方法。
- 前記ハロゲン化アンモニウムは、前記層状チタン酸塩に対して0.3以上0.4以下の範囲のモル比を満たす、請求項10または11のいずれかに記載の製造方法。
- 前記水熱合成する工程は、120℃以上250℃以下の温度範囲で行われる、請求項10~12のいずれかに記載の製造方法。
- 前記水熱合成する工程は、150℃以上190℃以下の温度範囲で行われる、請求項13に記載の製造方法。
- 前記水熱合成する工程は、24時間以上14日以下の範囲で行われる、請求項10~14のいずれかに記載の製造方法。
- 前記水熱合成する工程で得られた生成物を洗浄する工程をさらに包含する、請求項10~15のいずれかに記載の製造方法。
- 請求項1~9のいずれかに記載のナノワイヤ構造体を含有するイオン交換材料。
- 請求項1~9のいずれかに記載のナノワイヤ構造体を含有する光触媒材料。
- 請求項1~9のいずれかに記載のナノワイヤ構造体を含有する金属固定化材料。
- Cd(カドミウム)、Ni(ニッケル)、Ag(銀)、Au(金)、Cu(銅)、Cr(クロム)、Hg(水銀)およびPt(白金)からなる群から少なくとも1種選択される金属イオンを固定化する、請求項19に記載の金属固定化材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019097230A JP7252614B2 (ja) | 2019-05-24 | 2019-05-24 | ナノワイヤ構造体、その製造方法、イオン交換材料、光触媒材料、および、金属固定化材料 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019097230A JP7252614B2 (ja) | 2019-05-24 | 2019-05-24 | ナノワイヤ構造体、その製造方法、イオン交換材料、光触媒材料、および、金属固定化材料 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020189775A JP2020189775A (ja) | 2020-11-26 |
JP7252614B2 true JP7252614B2 (ja) | 2023-04-05 |
Family
ID=73453393
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019097230A Active JP7252614B2 (ja) | 2019-05-24 | 2019-05-24 | ナノワイヤ構造体、その製造方法、イオン交換材料、光触媒材料、および、金属固定化材料 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7252614B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20230399171A1 (en) | 2020-11-13 | 2023-12-14 | Murata Machinery, Ltd. | Traveling vehicle system |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003037797A1 (fr) | 2001-10-29 | 2003-05-08 | Otsuka Chemical Co., Ltd. | Titanate de potassium de lithium de type repidocrocite, procede de fabrication et matiere de frottement |
WO2009151085A1 (ja) | 2008-06-10 | 2009-12-17 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | 電磁波吸収材料 |
JP2015101504A (ja) | 2013-11-25 | 2015-06-04 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | チタニア・ナノ構造体及びその製造方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2671949B2 (ja) * | 1995-07-10 | 1997-11-05 | 科学技術庁無機材質研究所長 | チタニアゾルとその製造方法 |
US8440162B1 (en) * | 2006-12-18 | 2013-05-14 | The Research Foundation Of State University Of New York | Titanate and titania nanostructures and nanostructure assemblies, and methods of making same |
-
2019
- 2019-05-24 JP JP2019097230A patent/JP7252614B2/ja active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003037797A1 (fr) | 2001-10-29 | 2003-05-08 | Otsuka Chemical Co., Ltd. | Titanate de potassium de lithium de type repidocrocite, procede de fabrication et matiere de frottement |
WO2009151085A1 (ja) | 2008-06-10 | 2009-12-17 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | 電磁波吸収材料 |
JP2015101504A (ja) | 2013-11-25 | 2015-06-04 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | チタニア・ナノ構造体及びその製造方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
J. Jpn. Soc. Powder Powder Metallurgy,2016年,Vol.63, No.4,pp.185-191 |
Powder Technology,2018年,338,pp.17-25,DOI:10.1016/j.powtec.2018.06.044 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020189775A (ja) | 2020-11-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Feizpoor et al. | Novel TiO2/Ag2CrO4 nanocomposites: efficient visible-light-driven photocatalysts with n–n heterojunctions | |
Mendoza-Damián et al. | Improved photocatalytic activity of SnO2–ZnAl LDH prepared by one step Sn4+ incorporation | |
Kristl et al. | Synthesis of nickel and cobalt sulfide nanoparticles using a low cost sonochemical method | |
Chandrappa et al. | Electrochemical synthesis and photocatalytic property of zinc oxide nanoparticles | |
Ong et al. | Metal nanoparticle-loaded hierarchically assembled ZnO nanoflakes for enhanced photocatalytic performance | |
Pang et al. | Effect of carbon and nitrogen co-doping on characteristics and sonocatalytic activity of TiO2 nanotubes catalyst for degradation of Rhodamine B in water | |
Kim et al. | A novel synthetic method for N doped TiO2 nanoparticles through plasma-assisted electrolysis and photocatalytic activity in the visible region | |
Song et al. | A facile synthesis of hierarchical Sn 3 O 4 nanostructures in an acidic aqueous solution and their strong visible-light-driven photocatalytic activity | |
Li et al. | Facet-dependent evolution of surface defects in anatase TiO 2 by thermal treatment: Implications for environmental applications of photocatalysis | |
Mendoza-Damián et al. | Photocatalytic degradation of 2, 4-dichlorophenol with MgAlTi mixed oxides catalysts obtained from layered double hydroxides | |
Mohseni-Salehi et al. | Effect of dopant (Co, Ni) concentration and hydroxyapatite compositing on photocatalytic activity of titania towards dye degradation | |
Wang et al. | One-pot hydrothermal route to synthesize the Bi-doped anatase TiO2 hollow thin sheets with prior facet exposed for enhanced visible-light-driven photocatalytic activity | |
Khatamian et al. | Visible‐light response photocatalytic water splitting over CdS/TiO2 and CdS–TiO2/metalosilicate composites | |
Sriwichai et al. | Effect of iron loading on the photocatalytic performance of Bi2WO6 photocatalyst | |
Girija et al. | Organic additives assisted synthesis of mesoporous β-Ga2O3 nanostructures for photocatalytic dye degradation | |
Saito et al. | Preparation of Nb-doped TiO2 nanopowder by liquid-feed spray pyrolysis followed by ammonia annealing for tunable visible-light absorption and inhibition of photocatalytic activity | |
Aman et al. | Effect of N-doping on visible light activity of TiO2–SiO2 mixed oxide photocatalysts | |
Tang et al. | Shape-controllable synthesis and morphology-dependent photocatalytic properties of AgBr photocatalysts | |
Abirami et al. | Preparation of pure PbTiO3 and (Ag–Fe) codoped PbTiO3 perovskite nanoparticles and their enhanced photocatalytic activity | |
Chu et al. | CeO2-g-C3N4 S-scheme heterojunctions for enhanced photocatalytic performance: Effects of surface C/N ratio on photocatalytic and adsorption properties | |
Mane et al. | Rationally engineered BiVO4 micro-leaves as a bifunctional photocatalyst for highly durable solar water treatment and water splitting | |
Luo et al. | Synthesis of (Ag, F)-modified anatase TiO 2 nanosheets and their enhanced photocatalytic activity | |
Zuoli et al. | Facile Synthesis of Self‐Sensitized TiO 2 Photocatalysts and Their Higher Photocatalytic Activity | |
Mekkey et al. | Photocatalytic degradation of rhodamine B in the visible region using nanostructured CoAl2− xLaxO4 (x= 0, 0.01, 0.03, 0.07, and 0.09) series: Photocatalytic activity and DFT calculations | |
JP7252614B2 (ja) | ナノワイヤ構造体、その製造方法、イオン交換材料、光触媒材料、および、金属固定化材料 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220318 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230119 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230207 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230210 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230307 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230316 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7252614 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |