イオン交換反応を利用したソフト化学的手法による機能性無機材料開発に関する研究

抄録

層状金属酸化物や層状金属水酸化物を剥離して得られた金属酸化物や金属水酸化物ナノシートを利用したソフト化学合成を中心に，イオン交換反応の機能性無機材料合成および機能制御への応用を紹介する。層状マンガン酸化物を剥離した層状マンガン酸化物ナノシートを水酸化ニッケルと交互に積層してNi(OH)₂⁄MnO₂ サンドイッチ新規ナノ構造体が得られる。マンガン酸化物ナノシートを陽イオン界面活性剤テンプレートと反応させ，ナノシートを巻き上げることにより，マンガン酸化物ナノチューブを作製できる。層状チタン酸ナノシートを基板上に再積層させることで，層状チタン酸配向性薄膜が得られ，さらにトポタクチック構造変換反応を利用して多結晶基板上でも容易にBaTiO₃ やTiO₂ の配向性薄膜を作製できる。層状チタン酸ナノシート溶液を水熱処理して層状構造をトポタクチック反応でTiO₂ 構造に変換し，表面に特異結晶面を露出するTiO₂ ナノ粒子を合成できる。このような表面を制御したTiO₂ ナノ粒子は高性能光触媒や色素増感型太陽電池に利用できる。さらに新規金属水酸化物ナノシートを開拓するために，層状金属塩基性塩（LBMS）構造をもつ遷移金属水酸化物―有機酸層状化合物を合成し，アルコール溶媒中での剥離に成功した。