氏名

クロダ カズユキ

黒田 一幸

職名

教授

所属

(先進理工学部)

連絡先

メールアドレス

メールアドレス
kuroda@waseda.jp

URL等

研究者番号
90130872

本属以外の学内所属

兼担

理工学術院(大学院先進理工学研究科)

学内研究所等

各務材料技術研究所

兼任研究員 1989年-2006年

理工学総合研究センター

兼任研究員 1989年-2006年

実践的ナノ化学G

研究所員 2007年-

ナノテクノロジー研究所

研究所員 2007年-2014年

ライフサポートイノベーション研究所

研究所員 2014年-2014年

ナノプロセス研究所

研究所員 2007年-2014年

メソスケール材料研究所

プロジェクト研究所所長 2009年-2014年

メソスケール材料研究所

研究所員 2009年-2014年

ナノテクノロジー研究所

研究所員 2015年-

ナノプロセス研究所

研究所員 2015年-

メソスケール材料研究所

研究所員 2015年-

ライフサポートイノベーション研究所

研究所員 2015年-

理工学術院総合研究所(理工学研究所)

兼任研究員 2006年-2018年

理工学術院総合研究所(理工学研究所)

兼任研究員 2018年-

メソスケール材料研究所

プロジェクト研究所所長 2015年-2018年

学歴・学位

学位

工学博士 早稲田大学

所属学協会

日本化学会

日本セラミックス協会

日本粘土学会

American Chemical Society

研究分野

キーワード

層状・層間化合物、無機固体化学、無機物質化学、無機合成化学

科研費分類

化学 / 材料化学 / 無機工業材料

研究テーマ履歴

インターカレーション化学

個人研究

無機有機ナノ複合物質

個人研究

多孔質物質

個人研究

無機高分子

個人研究

ケイ酸塩化学

個人研究

論文

Synthesis of Mesoporous Aluminophosphates Using Surfactants with Long Alkyl Chains

Proc.12th Int.Zeolite Conf.Baitimore.Vol. II1999年-

Preparation of Fine Aggregate and Rod-like Ordered Mesoporous Silicas by the Use of Behenyltrimethylammonium Chloride with an Aqueous Sodium Metasilicate Solution

Proc.12th Int.Zeolite Conc.Baltimore.Vol. I1999年-

Photochromism of Azobenzene in the Hydrophobic Interlayer Spaces of Dialkyldimethylammonium-Fluor-tetrasilisic Mica Films

Clay Minerals341999年-

Synthesis and Structural Study of the KNb4O6-Type Compound

J. Ceram. Soc. Jpn1071999年-

Synthesis and Characterization of Lamellar and Hexagonal Mesostructured Aluminophosphates Using Alkyltrimethylammonium Cations as Structure Directing Agents

Chem. Mater.111999年-

Organic Modification of FSM-type Mesoporous Silicas by Silylation

Langmuir15(8)1999年-

Adsorption of Taxol into Ordered Mesoporous Silicas with Various Pore Diameters

Chem. Mater.111999年-

Time-Resolved In-Situ X-Ray Powder Diffraction Study of the Formation of Mesoporous Silicates

Chem. Mater.111999年-

Intercalation of Alkylamines and Water into Kaolinite by Using a Kaolinite-Methanol Intercalation Compound

Appl. Clay Sci.151999年-

Preparation and characterization of silylated-magadiites

Appl. Clay Sci.151999年-

Synthesis of Reduced Layered Titanoniobates KTi1-xNb1+xO5

Mater. Lett.391999年-

Pyrolytic Convertion of the Cage-type Precursors into AlN

Key Engineering Mater.159〜1601999年-

Direct Observation of Mesoporous Silica by High Resolution Scanning Electron Microscopy

Adv. Mater.111999年-

Alignment of Mesoporous Silica on a Glass Substrate by a Rubbing Method

Chem. Mater.11(6)1999年-

"Synthesis of Na1-xLnxNbO3 (Ln=La, Nd, Sm, Gd) and their structures and electrical properties", in "Solid-State Chemistry of Inorganic Materials II"

Mat. Res. Soc. Symp. Proc.5471999年-

Preferred Alignment of Mesochannels in a Mesoporous Silica Film Grown on a Silicon (110) Surface

J. Am. Chem. Soc.1211999年-

An Acentric Arrangement of p-Nitroaniline Molecules between the Layers of Kaolinite

Chem. Commun.221999年-

Thermal Transformation of a Kaolinite-Poly(acrylamide) Intercalation Compound

J. Mater. Chem.9(12)1999年-

Alignment of Mesostructured Silica on a Langmuir-Blodgett Film

Adv. Mater.11(17)1999年-

New Conversion Reaction of an Aurivillius Phase into the Protonated Form of the Layered Perovskite by the Selective Leaching of the Bismuth Oxide Sheet

J. Am. Chem. Soc.1211999年-

Synthesis and Structure of Reduced Niobates with Four Perovskite-like Layers and Their Semiconducting Properties

J. Solid State Chem.1481999年-

Formation of a Continuous Mesoporous Silica Film with Fully Aligned Mesochannels on a Glass Substrate

Chem. Mater.12、49〜542000年-

Preparation of a Soluble Precursor by an Aminolysis Reaction of Zr(NEt2)4 and Its Pyrolytic Conversion into ZrN

Chem. Lett.22000年-

Pyrolytioc Conversion of Blended Precursors into Ti-Al-N Ceramic Composites

Korean J. Ceram.6(1)2000年-

Preparation of a Kaolinite-εCaprolactam Intercalation compound

Clay Sci.111999年-

Synthesis of Na1-xLnxNbo3(Ln=La,Sm,Gd)and their structures and electrical properties in "Solid-State Chemistry of Inorganic Materials II"

Mat.Res.Soc.Proc.5471999年-

Synthesis of Mesoporous Aluminophosphates by using Surfactants with Long Alkyl Chain Length and Triisopropylbenzene as a Solubilizing Agent

Chem. Commun./Royal Soc. Chem.1998;51998年04月-

Morphological Control of Ordered Mesoporous Silica: Formation of Fine and Rod-like Mesoporous Powders from Completely Dissolved Aqueous Solutions of Sodium Metasilicate and Cationic Surfactants

Chem. Commun./Royal Soc. Chem.1998;221998年11月-

Esterification of the Silanol Groups in the Mesoporous Silica Derived from Kanemite

J. Porous Mater./Kluwer5 ;21998年04月-

A Kaolinite-NMF-Methanol Intercalation Compound as a Versatile Intermediate for Further Intercalation Reaction ofKaolinite

J. Mater. Res./Mater. Res. Soc.13;41998年04月-

Synthesis and Structures of Carrier Doped Titanates with the Ruddleesden-Popper Structre (Sr<0.95<La<0.05<)<n+1<Ti<n<O<3n+1-d<(n=1, 2)

Solid State Ionics/Elsevier1081998年05月-

Synthesis of Mesoporous Aluminophosphates and Their Adsorption Properties

Microporous Mesoporous Mater./Elsevier22;1-31998年06月-

Synthesis of Oriented Inorganic-Organic Nanocomposite Films from Alkyltrialkoxysilane-Tetraalkoxysilane Mixtures

J. Am. Chem. Soc./Am. Chem. Soc.120;181998年05月-

Control of Interlayer Microstructures of a Layered Silicate by Surface Modification with Organochlorosilanes

J. Am. Chem. Soc./Am. Chem. Soc.120;291998年07月-

Pyrolytic Conversion of Precursors prepared in Ti(NMe<2<)<4<-Diamine Systems

Appl. Organomet./John Wiley &Sons12;10-111998年10月-

Thermotropic Behavior of the Silica-Alkyltrimethylammonium Chloride Mesostructured Materials

Chem. Mater./Am. Chem. Soc.10;51998年05月-

Perfluoroalkylsilylation of the Interlayer Silanol Groups of a Layered Silicate, Magadiite

Chem. Mater./Am. Chem. Soc.10;121998年12月-

Direct Intercalation of Poly(vinylpyrrolidone) into Kaolinite by a Refined Guest Replacement Method

Chem. Mater./Am. Chem. Soc.11;11999年01月-

Synthesis and Characterization of Lamellar and Hexagonal Mesostructured Aluminophosphates Using Alkyltrimethylammonium Cations as Structure Directing Agents

Chem. Mater./Am. Chem. Soc.11;21999年02月-

Preparation of Smectite-Dodecyldimethylamine-N-Oxide Intercalation Compounds

Langmuir/Am. Chem. Soc.14;241998年12月-

Pyrolytic Convertion of the Cage-type Precursors into AIN

Key Engineering Mater/Trans Tech Publications159-1601999年02月-

Photochromism of Azobenzene in the Hydrophobic Interlayer Spaces of Dialkyldimethylammonium-Fluortetrasilicic Mica Films

Clay Minerals/Mineralogical Society341999年03月-

Preparation of Fine Aggregate and Rod-like Ordered Mesoporous Silicas by the Use of Behenyltrimethylammonium Chloride with an Aqueous Sodium Metasilicate Solution

Proc. 12th Int. Zeolite Conf.,I/Materials Research Society1999年03月-

Synthesis of Mesoporous Aluminophosphates Using Surfactants with Long Alkyl Chains

Proc. 12th Int. Zeolite Conf.,II/Materials Research Society1999年03月-

29Si NMR Study on Co-hydrolysis Processes in the Si(OEt)4-RSi(OEt)3-EtOH-Water-HCl Systems (R=Me, Ph); Effect of R Groups

J. Mater.Chem.7[1],pp.53-60 1997年01月-

Polymerization Reactions in an Al(Obus)3-(COOH)2 System

J. Sol-Gel Sci. Tech.8;[1-3],pp.95-991997年02月-

Preparation of Stoichiometric and Nonstoichiometric Magnesium Titanate Spinels

J. Ceram. Soc. Jpn. 105;[2], pp.101-1051997年02月-

The Rere-Earth Dependence on the Solid Solution Formation and Electrical Properties of Kca2-XrxNb3O10 (R=Nd, Sm, Gd, and Ce)

J. Ceram.Soc. Jpn.105;[4], pp.284-2871997年04月-

Pyrolytic Preparation of Gallium Nitride from [Ga(Net2)3]2 and Its Ammonolysis Compound

Mater.Res. Soc. Proc.468,pp.93-981997年04月-

Intercalation of a Crown-Ether into Layered Silicates

Clay Sci.10;[2], pp.185-1941997年06月-

Preparation of Transparent Silica-Surfactant Nanocomposite Films with Controlled Microstructures

Bull. Chem. Soc. Jpn.70,pp.2833-28371997年11月-

Inorganic-Organic Layered Materials Derived via the Hydrolysis and Polycondensation of Trialkoxy(alkyl)silanes

Bull. Chem. Soc. Jpn.70,pp.2847-28531997年11月-

Synthesis of a Hexagonal Mesostructured Aluminophosphate

Chem. Lett.pp.983-9841997年10月-

Preparation of Soluble AlN Precursors in a LiAlH4-CH3NH2・HCl-(CH3)2NH・HCl System

Chem. Lett.pp.1227-12281997年12月-

Formation of Layered Inorganic-Organic Nanocomposites by the Hydrolysis and Polycondensation of Alkyltriethoxysilane

Proc. 14th Int. Jpn-Korea Seminar Ceram.pp.284-2881997年10月-

Preparation of Aluminum Nitride from Precursors with Cage-type Structures (HAlNR)n (R=Et,iPr)

Proc. 14th Int. Jpn-Korea Seminar Ceram.pp.405-4101997年10月-

The Relationship Between Structural Variation and Electrical Properties in the Spinel MgV2-xTixO4

J. Phys. Chem. Solids59;1, pp.83-891998年01月-

Preparation of a Hybrid Preceramic Precursor for Al-Si-N-C Nanocomposites via a Molecular Building Block Approach

Chem. Lett.pp.191-1921998年01月-

Esterification of the Silanol Groups in the Mesoporous Silica Derived form Kanemite

J. Porous Mater.5, pp.127-1321998年03月-

Synthesis of Mesoporous Aluminophosphates by Using Surfactants with Long Alkyl Chain Length and Triisopropylbenzene as a Solubilizing Agent

Chem. Commun.pp.559-5601998年03月-

Synthesis and Structures of Carrier Dpoed Titanates with the Ruddleesden-Popper Structre (Sr0.95La0.05)n+1TinO3n+1-d (n=1, 2)

Solid State Ionics108, pp.315-3191998年03月-

可溶性セラミック前駆体からの窒化アルミニウムの合成

無機マテリアル4[5],pp.280-2861997年07月-

Preparation of Inorganic-Organic Nanocomposites through Intercalation of Organoammonium Ions into Layered Silicates

Bull. Chem. Soc. Jpn.70, pp.2593-26181997年11月-

層状ケイ酸塩—古くて新しい層状物質—

化学と工業50;8, pp.1083-10851997年08月-

特許

整理番号:24

可溶性窒化アルミニウム前駆体(日本)

菅原 義之, 黒田 一幸, 廣瀨 純子

特願H11-358388、特開2001-172010

整理番号:258

メソポーラス金属の製造方法(日本)

黒田 一幸, 逢坂 哲彌, 門間 聰之, 横島 時彦, 滋野 哲郎

特願2003- 54382、特開2004-263242、特許第4117704号

整理番号:447

ナノ構造体シリカ多孔質材料を担体とした経皮剤及び経口剤(日本)

黒田 一幸, ユン ヒスク

特願2005- 5832、特開2006-193462

整理番号:477

メソポーラス金属膜の製造方法(日本)

黒田 一幸, 逢坂 哲彌, 門間 聰之, 山内 悠輔

特願2005-049425、特開2006-233272、特許第4608335号

整理番号:866

均一な孔大きさを有する大細孔径メソポーラス金属の製造方法(日本)

黒田 一幸, 杉山 敦史, 高井 あずさ

特願2008-137184、特開2009-280892

整理番号:1104

加水分解性含ケイ素化合物の製造方法(日本, PCT)

黒田 一幸, 若林 隆太郎

特願2010-292639、特開2012-140347、特許第5844520号

整理番号:1472

シリカ—コポリマー架橋複合体及びその製造方法(日本)

チョイ ワンミン, 黒田 一幸

特願2013-106647、特開2014-227446

整理番号:1653

メソポーラス構造体及びメソ構造体シリカ薄膜の製造方法(日本)

薄 京佳, 和田 宏明, 小林 真帆, 黒田 一幸, 下嶋 敦

特願2015- 44081、特開2016-160175

外部研究資金

科学研究費採択状況

研究種別:

コロイド状メソポーラス有機シリカナノ粒子によるレアメタルイオンの複数同時分離回収

2013年-0月-2015年-0月

配分額:¥4030000

研究種別:

シロキサン系ビルディングユニットからのコロイドの精密合成

2011年-0月-2014年-0月

配分額:¥49400000

研究種別:

サイズや次元の異なる構造単位を用いたシリカ系物質の高次構造制御

配分額:¥50310000

研究種別:

シロキサン部位を有するブロックコポリマーのミクロ相分離によるシリカナノ細孔の創製

配分額:¥3400000

研究種別:

新規メソ多孔体の物質探索

配分額:¥35700000

研究種別:

精密に設計された構造単位からの規則的シリカ系ナノ構造体の創製

配分額:¥15820000

研究種別:

超分子化学的アプローチによるシリカ系ハイブリッドナノ組織体の創製

配分額:¥14100000

研究種別:

層状オクトシリケートの有機修飾による新規ケイ酸塩骨格の構築

配分額:¥3400000

研究種別:

オルガノアルコキシシランの自己組織化による無機-有機ナノ組織体の構築と機能化

配分額:¥14100000

研究種別:基盤研究(C)

ミクロ・メソ多孔性結晶内における新反応場の構築

2001年-2001年

研究分野:触媒・化学プロセス

配分額:¥3300000

研究種別:

分子集合体を利用した無機有機メソ構造材料及びメソポーラス材料のケミカルデザイン

配分額:¥15500000

研究種別:

バイオミメティックセラミックスの先導的研究

配分額:¥3100000

研究種別:

層状ペロブスカイト―有機複合体の作製及びその光応答性電気伝導への応用

配分額:¥10700000

研究種別:

プレセラミック物質を用いた窒化アルミニウム-窒化チタン固溶体の合成

配分額:¥3500000

研究種別:

ケイ素-酸素結合を持つ巨大シリケートクラスターの探索

配分額:¥2200000

研究種別:

バイオミメティックセラミックスの先導的研究

配分額:¥5600000

研究種別:重点領域研究

特殊反応場を生かした触媒反応とそのための触媒材料

1995年-1997年

配分額:¥83500000

研究種別:

ミクロ空間反応場を利用する分子機能材料の設計と展開

配分額:¥2100000

研究種別:一般研究(C)

多孔質媒体としての有機アンモニウムイオン修飾粘土フィルムを用いた光機能材料の開発

1994年-1996年

研究分野:無機材料・物性

配分額:¥900000

研究種別:試験研究(B)

無機層状化合物の3次元化による新規多孔材料の開発

1993年-1995年

研究分野:無機材料・物性

配分額:¥13900000

研究種別:一般研究(C)

酸化物系層状物質へのインタ-カレ-ションと機能発現

1989年-1990年

研究分野:無機工業化学・無機材料工学

配分額:¥2000000

研究種別:一般研究(C)

ホウ酸有機誘導体からの窒化物,炭化物の合成

1986年-1986年

研究分野:無機工業化学・無機材料工学

配分額:¥1400000

研究種別:挑戦的萌芽研究

バイオイメージングへの応用に向けたコロイド状メソポーラスシリカ粒子の外表面被覆

2015年-2016年

研究分野:無機工業材料

配分額:¥4030000

研究種別:基盤研究(A)

無機ナノ構造体の精密合成とその熱電変換特性

2014年-2016年

研究分野:無機工業材料

配分額:¥32240000

研究種別:

高配位ケイ素をビルディングブロックとした新規ナノ空間材料の創製

2017年-0月-2019年-0月

配分額:¥6500000

研究種別:

バイオイメージングへの応用に向けたコロイド状メソポーラスシリカ粒子の外表面被覆

2015年-0月-2017年-0月

配分額:¥4030000

研究種別:

無機ナノ構造体の精密合成とその熱電変換特性

2014年-0月-2017年-0月

配分額:¥42640000

研究種別:

新規熱電変換材料創製に資する無機材料合成技術の開発

2019年-0月-2022年-0月

配分額:¥45240000

研究資金の受入れ状況

提供機関:文部科学省

環境触媒プロセスの開発2000年-2004年

提供機関:文部科学省

実践的ナノ化学2003年-2007年

提供機関:文部科学省

非平衡状態による人工材料の設計と創製1998年-2002年

提供機関:文部科学省

ナノスケール改質によるナノ構造形態制御1999年-2003年

学内研究制度

特定課題研究

メソ構造を利用したアンカーリング界面の設計と金属薄膜の密着性評価

2013年度

研究成果概要:本研究は、薄膜界面のメソ構造の設計およびメソスケールの構造が機械的特性に与える影響の調査を目的として行った。1. メソポーラスシリカ薄膜の作製筒状細孔が2次元的に並んだ2次元メソポーラスシリカ薄膜(2D-MPS)と球状細孔が3次元...本研究は、薄膜界面のメソ構造の設計およびメソスケールの構造が機械的特性に与える影響の調査を目的として行った。1. メソポーラスシリカ薄膜の作製筒状細孔が2次元的に並んだ2次元メソポーラスシリカ薄膜(2D-MPS)と球状細孔が3次元的に連結した3次元メソポーラスシリカ薄膜(3D-MPS)の2種類の薄膜を作製した。テトラエトキシシラン、界面活性剤、エタノール、水、塩酸を混合した最適なゾル前駆溶液を調製し、次にシリコン基板上へスピンコート法で成膜した。最後に、膜を焼成し界面活性剤を除去した。作製した薄膜をX線回折分析・走査型電子顕微鏡観察(SEM)を用いて構造を評価し、目的とする2次元メソポーラスシリカ薄膜(2D-MPS)と3次元メソポーラスシリカ薄膜(3D-MPS)の作製を確認した。2. メソポーラスシリカ薄膜の表面処理メソポーラスシリカ薄膜表面の大部分に存在する薄いシリカ層を除去するため、温和な化学エッチングを用い、そのエッチング条件を検討した。SEMによる表面の構造分析およびX線光電子分光分析による組成分析により、薄膜表面にオープンなメソ孔を露出させることに成功した(open2D-MPS, open3D-MPS)。3. 表面メソ細孔への銅の導入と銅薄膜の作製真空蒸着によりMPS上に銅薄膜を作製した。メソポーラスシリカ薄膜表面に露出したメソ孔内へ銅を導入するために、蒸着速度を検討した。2次元メソポーラスシリカ薄膜上に作製した銅薄膜の場合(Cu/open2D-MPS)、SEMを用いた剥離させた銅側の表面観察により、2次元メソポーラスシリカ薄膜の表面メソ孔内へ銅が導入されたことを確認した。4. 銅薄膜の密着性評価 2次元メソポーラスシリカ薄膜の場合、銅のメソ孔への入り込みが確認できたので、2次元メソポーラスシリカ薄膜を用いた場合(Cu/open2D-MPS)において、Pull-off テストを用いて、銅薄膜の密着試験を行った。メソ細孔を持たないデンスなシリカ薄膜上に作製した銅薄膜の場合と比較したところ、2次元メソポーラスシリカ薄膜を用いた場合(Cu/open2D-MPS)、密着性が向上した。以上から、メソスケールのアンカーリング界面が密着性に影響を及ぼすことが示唆された。

多孔性金属酸化物の精密合成に基づく物性制御

2017年度

研究成果概要:多孔性金属酸化物結晶の構造と骨格密度を制御する手法を確立するとともに、空隙率をシームレスに制御することで、細孔径・細孔形状・細孔配列・空隙率が物性に与える影響を解明することを目的とし、本年度は、ナノ細孔が規則集積した無機ナノ構造体...多孔性金属酸化物結晶の構造と骨格密度を制御する手法を確立するとともに、空隙率をシームレスに制御することで、細孔径・細孔形状・細孔配列・空隙率が物性に与える影響を解明することを目的とし、本年度は、ナノ細孔が規則集積した無機ナノ構造体を鋳型に用い、その転写によって作製した多孔性金属酸化物結晶の熱物性を測定した。本研究では、ナノ細孔の形状・サイズ・配列が精密制御されたNドープTiO2を作製した。作製した多孔体試料と無孔質試料の熱伝導率を比較し、熱伝導率は密度から予想される値よりも大幅に低減したことを明らかにした。

無機機能材料設計に資するビルディングブロックの精密合成と集積

2014年度共同研究者:下嶋 敦, 和田 宏明

研究成果概要:機能と集積がプログラムされたナノ粒子や層状酸化物などの精密集積に関する成果を得た。機能性官能基を表面に有するナノ粒子集積に向けて、コロイド状メソポーラスシリカナノ粒子表面に、異なる官能基を有する2種のナノ粒子を作製し、これらの粒子...機能と集積がプログラムされたナノ粒子や層状酸化物などの精密集積に関する成果を得た。機能性官能基を表面に有するナノ粒子集積に向けて、コロイド状メソポーラスシリカナノ粒子表面に、異なる官能基を有する2種のナノ粒子を作製し、これらの粒子が交互積層した膜作製に成功した。層状ケイ酸塩上の水酸基を利用し、表面官能基間距離を制御し、2 種類の官能基が交互配列した表面を持つ物質を創製し、新規触媒の作製が可能であることを示した。さらに、合成時におけるシリカコロイド結晶の粒子間隙へのカーボンの充填により結晶化に伴うシリカコロイド結晶の形状変化を抑制することができた。

シリコン基板をシリカ源とするメソポーラスシリカ薄膜の作製

2015年度

研究成果概要:Techniques of single nanometer-scalepatterning are required for fabrication of higher-density integrated circuitsan...Techniques of single nanometer-scalepatterning are required for fabrication of higher-density integrated circuitsand memories. However, single nanometer-scale patterning remains challengingeven today because such an extremely short pitch cannot be fabricated by the conventionalnanopatterning techniques such as photolithography. Expensive mask and photosensitivepolymer are also required for photolithography processes. We have succeeded in fabricating silica-based materials with nanogroove structures at the interfacesbetween Si substrates and lyotropic liquid crystals using soluble silicatespecies generated from Si substrates under basic conditions. Cationicsurfactants were coated on Si substrates. The substrates were exposed to aqueousammonia vapor and they were washed to remove the surfactants. A thin layer on Sisubstrates with an ordered semicircle groove structure, the periodicity anddepth of which are around 5 nm and 2 nm, respectively, was observed.

ケイ素アルコキシドのオリゴマー合成に向けた置換基交換反応の開発

2016年度

研究成果概要:本研究課題では、アルコキシシロキサンオリゴマーの新規合成手法の開発を目的に、(1) トリメチルシリル(TMS)基のアルコキシシリル基への置換反応の反応条件、(2)ケイ酸塩からのシロキサン骨格の抽出条件、(3) 上記置換反応を用いた...本研究課題では、アルコキシシロキサンオリゴマーの新規合成手法の開発を目的に、(1) トリメチルシリル(TMS)基のアルコキシシリル基への置換反応の反応条件、(2)ケイ酸塩からのシロキサン骨格の抽出条件、(3) 上記置換反応を用いたアルコキシシロキサンオリゴマーの合成の三つを検討した。(1)では、上記置換反応において、高い変換率(98%)を示す反応条件を見出した。(2)では、直鎖状のシロキサン骨格を有するケイ酸塩のTMS化において、反応条件を検討したが、シロキサン骨格の崩壊の抑制は困難であった。(3)では、TMS基の置換反応を用いてアルコキシシロキサンオリゴマーの合成に成功し、TMS基の変換率は原料のシロキサン骨格の構造により変化した。

水素結合を利用したかご型シロキサンの配列制御による結晶性多孔体合成法の開発

2017年度

研究成果概要:ゼオライトなどの結晶性シロキサン構造体は種々応用されており、これらをビルディングブロックアプローチで合理的に構築することが期待されているが、それらの規則的集積法が従来存在しなかった。昨年度までにシラノール基を修飾した二重四員環型シ...ゼオライトなどの結晶性シロキサン構造体は種々応用されており、これらをビルディングブロックアプローチで合理的に構築することが期待されているが、それらの規則的集積法が従来存在しなかった。昨年度までにシラノール基を修飾した二重四員環型シロキサンの分子結晶の作製に成功しており、本年度はクロロシランを用いて結晶のシラノール基をシロキサン結合に変換した。これにより、細孔の構造を保持したままシロキサン結合形成が進行し、分子結晶の結晶構造を反映した結晶性多孔体の作製を達成した。

無機層状物質の層間・界面の設計

1997年度共同研究者:菅原 義之, 小川 誠

研究成果概要:無機層状物質の層間・表面は機能発現の特異な場を提供している。層間における有機分子の配向制御による光機能発現や、層間の官能基の固定による分離機能の発現などが期待される。従来、層間化合物形成能を生かしたナノ複合体形成の研究は数多くある...無機層状物質の層間・表面は機能発現の特異な場を提供している。層間における有機分子の配向制御による光機能発現や、層間の官能基の固定による分離機能の発現などが期待される。従来、層間化合物形成能を生かしたナノ複合体形成の研究は数多くあるが、本研究では、更なる展開の一つとして、層間あるいは層表面における、より高度な構造制御の可能性を探り、機能制御の高度化の手法を見出すことを目的とした。本研究では、無機層状物質の中でも特に層状ケイ酸塩に着目し、その層間化合物形成能を生かした設計を行った。 層間に界面活性剤イオンを導入することにより疎水化し、その有機化した層間にアゾベンゼンを導入し、層間で光異性化することを初めて明らかにした。またクラウンエーテルの取り込みも可能であることを示した。この結果をさらに発展させ、クラウンエーテルが特定のイオンと安定な錯体を形成する性質を利用して、クラウンエーテル共存下での層間イオン交換反応が進行するという新しい層間化合物合成法が本研究より生まれた。 また本研究の成果として、カオリナイトーメタノール層間化合物の合成とこれを中間体としたゲスト交換法による種々のカオリナイトー有機層間化合物の合成に成功した。従来不可能とされてきた種々の有機ゲスト分子の取り込みが可能となり、層間の修飾技術の高度化を図ることができた。 さらに層状ケイ酸塩マガディアイトを用い、その層間表面をシリル化処理した。アルキルジメチルクロロシラン及びアルキルトリクロロシランによるシリル化を行った結果、層間の親水・親有機的性質の制御が用いるシリル化剤の種類と量によって制御可能であることを明らかにした。この性質を生かし、アルコール及び炭化水素の吸着実験を行った結果、アルコールの選択的な取り込みを明らかにすることができた。これは層間の親水・親有機的環境の制御の結果であると考えられる。

International Symposium on Zeolites and Microporous Crystals

1997年度共同研究者:菊地 英一, 山崎 淳司, 菅原 義之, Mark E. Davis

研究成果概要:最近のミクロ孔結晶の基礎及び応用面の展開はめざましいものがある。さらに研究代表者らが世界で初めて報告したメソポーラスシリカの研究も最近急激に展開している。これらの物質は、従来の分離、吸着、触媒関連の展開にとどまらず、環境保全のキー...最近のミクロ孔結晶の基礎及び応用面の展開はめざましいものがある。さらに研究代表者らが世界で初めて報告したメソポーラスシリカの研究も最近急激に展開している。これらの物質は、従来の分離、吸着、触媒関連の展開にとどまらず、環境保全のキーマテリアルの一つとしても注目を集めている。このため、近年ゼオライトおよびミクロ孔質結晶に関する国際会議は増加しつつある。その中で、日本のゼオライト研究会(現ゼオライト学会)は、1989、1993の過去2回のシンポジウムを開催し、世界にその研究交流の場を提供し、多くの情報発信を行ってきた。本研究会において、1997年のシンポジウムを早稲田大学において開催することが決定され、本特定課題助成費のメンバーを早稲田大学での中心チームとして活動を進める拠点を設定した。 本研究の目的は、上記背景をふまえて、表記国際シンポジウムの開催に向けて、Researchtopicsの選定、招待講演者・依頼講演者の選定、国内国外研究者への連絡や各種討議を行うことであった。本シンポジウムの内容として、鉱物学、結晶化学、合成、キャラクタリゼーション、イオン交換、吸着と拡散、ホストゲスト相互作用、触媒、応用の等非常に広範囲の検討がなされた。代表者及び分担者の多くは、96年8月のソウルにおけるゼオライト国際会議にも出席し、本シンポジウムの成功に向けての各種活動を行った。Davis教授とは、電子メールでのやりとりを中心に内容の打ち合わせ等を行った。 これらの研究成果に基づき、97年8月、国際会議場にて、ZMPC97を成功裏に開催することができた。会議録は、Elsevier社からMicroporous Mesoporous Materialsの特別号として98年7月出版され、全ての活動を終了した。

Ti系及びNb系層状酸素酸塩層間での光増感色素組織化による新規ナノ複合材料の構築

2000年度共同研究者:菅原 義之, 小川 誠

研究成果概要: Ti、Nb系層状結晶は厚さ約1 nmの半導体層が積層した規則構造を有し、インターカレーション能を有する。本研究ではTi, Nb系層状結晶-光増感色素複合体の合成、構造、および可視光誘起電子移動について検討した。可視光誘起電子移動... Ti、Nb系層状結晶は厚さ約1 nmの半導体層が積層した規則構造を有し、インターカレーション能を有する。本研究ではTi, Nb系層状結晶-光増感色素複合体の合成、構造、および可視光誘起電子移動について検討した。可視光誘起電子移動反応は、光エネルギー変換という観点から注目され、多くの検討が行われているが、本研究は高い秩序性・規則構造を有する系を用いた点で新規なアプローチと言える。 まず、酸処理してプロトン型とした層状チタン酸塩(CsXTi2-X/4□X/4O4, Na2Ti3O7)にヘキシルまたはプロピルアンモニウムイオンをインターカレートし、光増感色素であるシアニン色素の溶液と反応させることにより色素のインターカレーションを試みた。XRD、吸収・蛍光スペクトル測定から、色素会合体と層状半導体が交互に積層したナノ複合体の合成を確認した。蛍光測定では、励起色素から半導体層への電子移動によると予想される消光を観察した。ESRスペクトルでは、可視光照射に応答して色素のラジカルジカチオンに帰属されるシグナルが現れた。さらに可視光照射に応答する伝導度も増加した。層が絶縁体であるモンモリロナイトを用いた場合、これらの現象は観察されなかったことから、色素会合体と半導体ホストが関与した可視光誘起による電子移動反応が起きたものと考えられる。またESRシグナルの減衰曲線から、用いるホストやシアニン色素の種類によって逆反応の速度を制御できることも見いだした。同様の方法でフタロシアニンの導入にも成功し、現在、より詳しい検討を進めている。 また合成法の改良により、複合体を「2次元異方性を持つ透明薄膜」として得ることに成功している。さらに単結晶の層状ニオブ酸塩をホストとして用いた場合、色素の配列を3次元的に制御できることも明らかにしつつある。このように、より高い秩序性、異方性を有する系では、従来用いられてきた粉末系では得られなかった知見の集積が可能になる点で、その意義は極めて高い。

層状ポリケイ酸塩構造を基盤とした段階的アプローチによるナノ細孔シリカの創製

2005年度

研究成果概要:層状ケイ酸塩オクトシリケートの層間に有機アンモニウムイオンをインターカレートし、それを中間体としてジアルコキシジクロロシラン類で層間のSiOH基を修飾することに成功した。29Si固体NMR、元素分析、熱分析などの手段を活用し、層間...層状ケイ酸塩オクトシリケートの層間に有機アンモニウムイオンをインターカレートし、それを中間体としてジアルコキシジクロロシラン類で層間のSiOH基を修飾することに成功した。29Si固体NMR、元素分析、熱分析などの手段を活用し、層間でのシリル基の配列について調べ、層状オクトシリケートが有する層表面結晶構造に由来する規則的な修飾を明らかにした。この方法により、新たな二次元系層状ケイ酸塩の設計が可能であることを初めて明らかにしたものである。また、修飾体のアルコキシド基の加水分解と形成するシラノール基の縮合反応を利用して、層間架橋による三次元化と新たな細孔形成の可能性を明らかにできた。さらに、層間を連結可能なシリル化剤を反応させることで、親水・疎水性能を制御可能なことも新たに明らかにした。この方法は種々の層状ケイ酸塩に適用可能であり、マガディアイト、ケニアアイトなどへも展開できる。

無機ナノシート構造を活用した無機ナノ材料の設計

2006年度

研究成果概要: 無機層状物質(層状ポリケイ酸塩、カオリナイトなど)、ナノシート(層状ニオブ酸塩K4Nb6O17)を用いた無機有機ナノ誘導体、ナノ構造体を合成し、その組成・構造制御による機能発現に向けた基礎的知見を得ることを目的とし研究した。無... 無機層状物質(層状ポリケイ酸塩、カオリナイトなど)、ナノシート(層状ニオブ酸塩K4Nb6O17)を用いた無機有機ナノ誘導体、ナノ構造体を合成し、その組成・構造制御による機能発現に向けた基礎的知見を得ることを目的とし研究した。無機有機層状複合体は二次元的に制限された場を生かした吸着剤、反応場への応用可能性を有している。層状ケイ酸塩カネマイト (NaHSi2O5・3H2O)の層間環境の親・疎水性を制御することを目的とし、カネマイト層間へ両親媒性分子である非イオン界面活性剤ポリオキシエチレンアルキルエーテルのインターカレーションを試みた。直接反応ではインターカレートしなかったが、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムイオンをインターカレートさせた層間化合物を中間体としてカネマイト―ポリオキシエチレンアルキルエーテル層間化合物の合成に成功した。また、層状粘土鉱物カオリナイトをホスホン酸で修飾することにより層間環境を親水化し、水のインターカレーション、デインターカレーションによる層間距離の変化やヘキサデシルトリメチルアンモニウムイオンのインターカレーションを実現した。無機ナノシートが巻くことで得られるナノチューブは、その壁にシートの重なりによる層状構造を有している。このような層状物質は、従来の平板状の結晶形態を有する層状物質とは異なる性質が期待される。K4Nb6O17系ナノシートから得られるナノチューブ層間へのトリスビピリジンルテニウム錯体及びメチルビオロゲンのインターカレーションを様々な濃度、温度で行った結果、トリスビピリジンルテニウム錯体及びメチルビオロゲンの濃度によって層間への導入量の制御が可能であった。また、ナノチューブは元のK4Nb6O17層状物質に比べ高いインターカレーション能を示し、低温、短時間で反応が進行した。

現在担当している科目

科目名開講学部・研究科開講年度学期
応用化学入門先進理工学部2019春学期
応用化学入門  【前年度成績S評価者用】先進理工学部2019春学期
無機化学B先進理工学部2019秋学期
無機化学B  【前年度成績S評価者用】先進理工学部2019秋学期
応用化学基礎演習B先進理工学部2019秋学期
応用化学基礎演習B  【前年度成績S評価者用】先進理工学部2019秋学期
応用化学総論先進理工学部2019春学期
応用化学総論  【前年度成績S評価者用】先進理工学部2019春学期
応用化学専門演習先進理工学部2019秋学期
応用化学専門演習  【前年度成績S評価者用】先進理工学部2019秋学期
工業化学実験I先進理工学部2019秋学期
工業化学実験I  【前年度成績S評価者用】先進理工学部2019秋学期
卒業論文先進理工学部2019通年
卒業論文  【前年度成績S評価者用】先進理工学部2019通年
工業化学実験II先進理工学部2019春学期
工業化学実験II  【前年度成績S評価者用】先進理工学部2019春学期
Graduation Thesis A先進理工学部2019秋学期
Graduation Thesis B先進理工学部2019春学期
Current Topics in Chemistry先進理工学部2019春クォーター
Current Topics in Chemistry [S Grade]先進理工学部2019春クォーター
修士論文(応化)大学院先進理工学研究科2019通年
Research on Inorganic Synthetic Chemistry大学院先進理工学研究科2019通年
無機合成化学研究大学院先進理工学研究科2019通年
応用化学特別実験大学院先進理工学研究科2019通年
特定課題演習・実験大学院先進理工学研究科2019通年
応用化学研究倫理大学院先進理工学研究科2019集中講義(春学期)
応用化学研究倫理大学院先進理工学研究科2019集中講義(春学期)
Seminar on Inorganic Solid State Chemistry A大学院先進理工学研究科2019春学期
無機固体化学演習A大学院先進理工学研究科2019春学期
Seminar on Inorganic Solid State Chemistry B大学院先進理工学研究科2019秋学期
無機固体化学演習B大学院先進理工学研究科2019秋学期
ナノ空間化学特論大学院先進理工学研究科2019冬クォーター
ナノ空間化学大学院先進理工学研究科2019冬クォーター
Master's Thesis (Department of Applied Chemistry)大学院先進理工学研究科2019通年
無機合成化学研究大学院先進理工学研究科2019通年
実践的化学知演習A大学院先進理工学研究科2019通年
実践的化学知演習B大学院先進理工学研究科2019通年
応用化学研究B 黒田 一幸大学院先進理工学研究科2019通年