전력 에너지 연구 부서 인 요시카와 히로 우키 (Yoshikawa Hiroyuki) (이하 "AIST")는 정기적 인 라이트닝 바카라 포어 정렬을 갖는 3 차원 구조를 포함하는 기술이며, 기공을 형성하는 프레임 워크가있는 결정질 금속 구조를 포함하는 기술이다라이트닝 바카라 포러스 물질이것은 세계에서 합성 한 첫 번째입니다 (결정 금속 산화물 복합 다공성 물질)
미세 결정질 TIO2-P2O5가 높은 비 표면적을 갖는 3 차원 구조를 갖는 복합 라이트닝 바카라 다공성 분말의 투과 전자 현미경 사진
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이 물질은 결정질 금속 산화물의 전자 또는 화학 기능을 사용하여 라이트닝 바카라 포어의 분자 체 기능을 사용하여 촉매 담체, 흡착제 및광촉매,습식 태양 전지, 센서, 에너지 저장 장치 등에 적용될 것으로 예상됩니다
금속 산화물 라이트닝 바카라 다공성 물질 (금속 산화물 다공성 물질)은 1995 년 미국에서 설립되었습니다매사추세츠MIT (University of Technology)의 연구 그룹이 개발 한이 도시는 3 차원 정렬 된 라이트닝 바카라 크기의 라이트닝 바카라 크기 구멍과 높은 특이 적 표면적에 관심을 끌었지만 기공을 형성하는 프레임 워크는 화학적으로 안정적입니다비정형(비정부 고체)Crystalline사용할 수 없었습니다 전 세계의 연구 그룹은 결정질 단계를 갖는 프레임 워크를 만들기 위해 노력해 왔지만, 현재까지, 라이트닝 바카라 주문에서 금속 산화물의 결정 성장을 제어 할 수 없기 때문에 성공적인 사례는 없었으므로 3D 정렬 구조가 분쇄됩니다
일반적으로 금속 산화물 라이트닝 바카라 다공성 물질의 생산은 템플릿 (가공)를 사용한 합성 방법이 사용되지만 AIST는 종래의 합성 방법이 유리 상의 전구체 인 트리 에틸 포스페이트를 가지고 있다는 새로운 아이디어를 소개하기로 결정했습니다2H5)3] 또는 테트라 에틸 오르토 실리케이트 [SI (OC2H5)4(TEOS)]를 추가하고 고온 소결에 의해 제어 된 결정화로 금속 산화물을 성장시킴으로써, 우리는 라이트닝 바카라 포르의 정기적 인 정렬을 갖는 3 차원 구조를 갖는 라이트닝 바카라 다공성 물질을 성공적으로 합성했으며, 프레임 워크는 결정 금속 산화물이다 또한, 유리 단계에서 이온 성 및 전자 전도도를 갖는 기능적 재료도 사용된다Dope| 가능하며 다양한 물질에 적용될 수 있습니다
이제 다양한 결정질 금속 산화물의 전자 및 화학 기능을 라이트닝 바카라 다공성 구조의 분자 크기 체 기능과 결합 할 수 있으므로 촉매 담체, 흡착제, 광촉매, 습식 세포, 센서, 에너지 저장 장치 등에 널리 적용될 것으로 예상됩니다 특허는 현재이 문제에 대해 계류 중입니다
*이 연구 결과는 British Journal of Science자연 재료2004 년 1 월호에 게시
이들의 구조에 분자 수준 기공을 갖는 라이트닝 바카라 다공성 물질은 흡착제, 촉매 담체, 분리 막, 생체 분자 또는 금속 및 반도체 클러스터, 기능성 전자 및 광자 물질 등에 적용될 것으로 예상된다 이를 위해서, 균일 한 구조, 모양 및 기공의 정렬 구조를 갖는 재료를 갖는 것이 바람직하다 이러한 특성을 가진 천연 라이트닝 바카라 다공성 물질은 다음과 같습니다Zeolite가 있지만 천연 제올라이트의 기공 직경은 12nm 이하이며 기공 크기는 용도를 제한하므로 더 넓은 영역에 적용하기 위해서는 더 큰 기공 직경과 균일 한 기공 방향을 가진 재료가 필요합니다
1990 년 Waseda University의 연구 그룹은 층간 반응 및 이온의 열 처리를 통해 층화 된 규산염 및 1992 년 미국에서 설립되었습니다mobil회사계면 활성제| 곰팡이로 사용됩니다열수 반응 방법균일 한 라이트닝 바카라 포어가 벌집과 같은 방식으로 배열되는 구조를 갖는 라이트닝 바카라 다공성 실리카 (실리콘 이산화 실리 사이드)의 합성에 대해보고했다 [그림 1] 미국에서mobil회사가 사용하는 금형 방법을 보여줍니다 이들 라이트닝 바카라 다공성 물질은 2 nm 이상의 기공 직경을 가지며, 균일 한 기공 크기, 높은 특이 적 표면적 및 다양한 3 차원 기공 구조 (예 : 육각형, 입방, 층)와 같은 특성을 갖는다 특히, 라이트닝 바카라 다공성 금속 산화물에 대한 연구가 적극적으로 수행되었으며, 이는 다음 표적으로 광촉매, 기능적 전자 성분 및 광학 기능 성분과 같은 광범위한 응용에 적용될 가능성이있다
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그림 1 : 템플릿 방법을 사용한 라이트닝 바카라 포러스 물질 합성 프로세스
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1995 년 미국매사추세츠University of Technology (MIT)의 연구 그룹은 3 차원 정렬 된 라이트닝 바카라 크기의 라이트닝 바카라 크기 구멍 및 고 특이 적 표면적을 갖는 금속 산화물 라이트닝 바카라 다공성 재료를 개발했지만 프레임 워크는 화학적으로 안정적인 비정질 (비-결정 고체) 이었기 때문에 다양한 전면 또는 화학 기능을 기반으로 함수의 정기적 인 원자 배열에 기반을 둔다 전 세계의 연구 그룹은 결정질 단계를 갖는 프레임 워크를 만들기 위해 노력해 왔지만, 현재까지, 라이트닝 바카라 주문에서 금속 산화물의 결정 성장은 결정의 크기를 제어 할 수없고 규칙적인 3 차원 방식으로 배열 된 라이트닝 바카라 포어 구조가 분쇄되기 때문에 성공적인 사례는 없었습니다
일반적으로, 템플릿을 사용한 합성은 금속 산화물 라이트닝 바카라 다공성 물질을 제조하는 데 사용되지만 AIST는 유리 상 전구체 트리 에틸 포스페이트 [PO (OC2H5)3] 또는 테트라 에틸 오르토 실리케이트 [SI (OC2H5)4(TEOS)]의 미량량을 추가하여 합성 과정이 개선되었습니다
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그림 2 : 높은 특이 적 표면적을 갖는 3 차원 구조를 갖는 미세 결정 금속 산화물 복합 라이트닝 바카라 다공성 물질의 이미지 이미지
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특정 합성 방법은 템플릿으로 시작하는 것입니다블록 폴리머에탄올에 용해Micelles다음으로, 금속 알 콕 시드 [예 : 테트라 이소 프로필 티타늄 티 (OC3H7)4또는 Tetraisobutyloxyzirconium ZR (OC4H9)4etc] 또는 금속 클로라이드 [예 : Niobium chloride nbcl5, 텅스텐 펜타 클로라이드 WCL5etc] 및 트리 에틸 포스페이트 [PO (OC2H5)3], 그리고 나서 염산 [HCl]이 추가되고 미셸 템플릿에 추가됩니다수소화/중합등SOL-GEL 메소드|2O5]-금속 산화물 공존화합물 라이트닝 바카라 구조차단 된 중합체는 며칠 동안 60-80 ℃의 저온에서 처리하여 제거 한 다음, 350-400 ℃에서 몇 시간 동안 공기에서 가열 된 후, 유리 상, 인 펜록 사이드 [P2O5]를 함유하는 금속 산화물 라이트닝 바카라 다공성 물질을 합성합니다 이 시점에서, 펜 옥사이드는 라이트닝 바카라 주문 비정질 금속 산화물 및 유리 상 [P2O5] 공존 또한, 이것은 금속 산화물로 만들어집니다위상 전이 온도이 온도 범위입니다2O5]는 유리 단계에서 안정적인 상태로 존재할 수 있지만 금속 산화물의 경우 위상 전이점을 초과함에 따라 결정 핵을 형성합니다 현재 안정적인 유리 단계는 인 펜 독수로입니다 [P2O5]는 금속 산화물의 미세 결정 사이에 들어가서 미세 결정의 과잉 성장을 방지하고, 각 블록과 같은 4-6 nm 미세 결정을 각각의 블록과 같은 접착제로서 작용하여 금속 산화물 복합 라이트닝 바카라화 물질의 정기적 인 정기적으로 미세 계약을 구성 할 수있게한다 [그림 2 참조] 이 재료는 균일 기공 (약 4nm), 프레임 워크 너비 (약 5nm) 및 높은 비 표면적 (약 200-300m2/g), 내열성 및 기타 특성 또한, 미세 결정의 크기는 열처리 온도에 의해 제어 될 수있다
이 새로운 방법은 유리 상 [P2O5] 및 이산화 실리콘 [SIO2]를 사용한 다양한 금속 산화물 (예 : 티타늄 산화물 [TIO2], 망간 산화물 [mno2])를 결합함으로써, 높은 특이 적 표면적을 갖는 라이트닝 바카라 크기의 미세 결정으로 구성된 다양한 금속 산화물-글래스 상 통합 라이트닝 바카라 포이스가 성공적으로 합성되었다 [그림 3] TIO 포함2-p2O5및 tio2-p2O5-mno214465_14485
또한, 유리 상 디 포스 포스 펜 독드 [P2O5]는 재료의 전자 또는 이온 전도도를 향상시키기 위해 목적에 따라 이온 또는 전자 전도도를 갖는 기능성 재료로 도핑 될 수있다
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그림 3 3 차원 구조적 미세 결정질 산화물의 프레임 워크를 갖는 라이트닝 바카라 다공성 분말의 전달 전자 현미경 (TEM) 사진
(a), (b) 및 (c)는 tio2-p2O5| tem image, (d) 및 (e)는 tio2-p2O5-mno2| TEM 동상
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이 합성 공정은 무기 및 유기 복합재를위한 전형적인 합성 방법 인 템플릿 방법을 결합하며, 기능적 구조적 세라믹에 사용되는 소결 방법으로 자체 조립 된 라이트닝 바카라 다공성 물질 및 기능성 세라믹의 융합을 달성합니다 앞으로, 다양한 금속 산화물의 전자 및 화학 기능을 라이트닝 바카라 다공성 구조의 분자 크기 체 기능과 결합 할 수 있으며, 촉매 담체, 흡착제, 광촉매, 습식 세포, 센서, 에너지 저장 장치 등에 널리 적용될 수있을 것으로 예상된다 다음 개발로서, 우리는이 방법을 사용하여 장치 변환에 필요한 고성능 박막을 종합하기 위해 연구 및 개발을 수행하고 있습니다