【噴霧法を用いた粒子プロセスにおけるナノ材料の機能化】

・ミクロン液滴内部の加熱

火炎からの外部熱源の他に、噴霧するミクロン液滴内部からの熱が発生するような合成プロセスが提案されている。ミクロン液滴内部の加熱プロセスでは、噴霧される前の出発原料である硝酸金属物に尿素を添加する。尿素は気相中の液滴内で熱分解し、液滴内の熱源として機能すると考えられる。例えば、低温では合成が難しいとされるYAG相をもつ粒子の合成において、外部加熱のみの場合はミクロン粒子が形成されるが、外部加熱と内部加熱を同時に行うことでYAG相をもつナノ粒子(平均径50nm)が形成される。

・パルス衝撃波による液滴の乾燥

噴霧される液滴にパルス衝撃波を照射することで、短い時間で液滴が乾燥し、その後の気中加熱による熱分解過程を経て、ワンステップでナノ粒子を合成できるプロセスが開発された。このプロセスを用いて、低い熱分解温度をもつZnOと高い熱分解温度をもつGd₂O₃:Eu³⁺粒子を合成した。ZnOは平均粒子径が20から40nmで合成できたが、赤色発光材料であるGd₂O₃:Eu³⁺ではサブミクロンで非球形粒子が合成された。パルス衝撃波により形成される変動環境において液滴を比較的短時間に乾燥させることが、ナノ粒子および非球形粒子を形成した原因だと考えられる。通常の噴霧熱分解法の操作温度より低い操作温度でも同じ結晶性をもつ粒子が合成できていることから、パルス衝撃波を用いた手法が熱に弱い結晶材料の合成に向いているといえる。

カテゴリ: 化学
質問: ミクロン液滴内部の加熱プロセスでは、出発原料に何を添加しますか？
回答: ミクロン液滴内部の加熱プロセスでは、出発原料に尿素を添加します。