SMPS細孔径制御とその細孔を利用したWO3サブナノ量子ドットの開発(III)

【研究の成果1】
【0.6~1.5 nm の細孔径を有するスーパーミクロポーラスシリカ(SMPS)の合成】
 
MPS の細孔径は、鋳型となる界面活性剤のミセル径に依存し、界面活性剤の疎水基の炭素鎖数で細孔径をコントロールすることができる。しかし、従来の MPS 合成法、たとえば、代表的な MPS であるMCM-41 では 1.5 nm 以下の細孔を形成・制御することは,炭素鎖C8未満の界面活性剤のミセル形成能の低さから不可能であった。
 
そのため、典型的なゼオライトの細孔窓径(~0.6 nm)との間に、制御困難な空白領域が残されていた。本研究では、シリケートイオンと界面活性剤の協奏的自己集合を系内で増加するために種々の合成法の改良を行った。
 
本研究で、通常溶媒として使用される水を極力系から排除し、濃厚なシリケートイオンと界面活性剤の混合系を形成することで、炭素鎖 C8 未満のカチオン性界面活性剤を用いた場合にもミセル形成が可能であることを見出した。具体的には、溶媒を用いずに、シリカ源のテトラエトキシシラン(TEOS)の加水分解に必要最低限の水(4 eq. vs TEOS)のみを系に添加する、無溶媒合成法を用いた。
 
これにより、炭素鎖 C6,C4 の界面活性剤を用いた SMPS の合成が達成され、それぞれ 1.1,0.9 nm の平均細孔径を有することが明らかになった。更に、有機シランを合成系に添加することにより、細孔径を更に減少させることに成功した。
 
 
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