チタン酸ナノチューブの可逆的な結晶構造および形態変化

摘要

酸化チタン（Ⅳ）は光触媒材科として重要であり，基礎研究だけでなく応用開発研究もさかhに行われている．使用する環境や反応条件，および酸イヒチタンの種類によって，その光触妹活性が大きく異なることから，目的とする光触媒反応にあわせて，酸化チタンの諸物性を設計制御する必要がある．近年，ナノサイズで形態制御された酸化チタンの開発が試みられている．特に，Kasugaらによって見出されたチューブ形状の酸化チタンは大きな注目を集めてきた．長さは数百ナノメートルの繊維状であり，内径5nmほどの一次元細孔を有している．合成方法は簡便で，酸化チタン粒子を水酸化ナトリウム水溶液中で熱処理するだけである．このナノ寸法のチューブ（ナノチューブ）は，シート形状のチタン酸が管を巻いて形成されており，熱処理の直後はアナタース型酸化チタンではない．しかし，その組成および結晶構造については諸説入り乱れており，よくわかっていない．また，ナノチューブの生成機構もアルカリ水溶液中での熱処理条件によって異なるようである．熱処理中にすでにナノチューブが形成しているという報告と，熱処理中に前駆体が形成され中和·洗浄する段階でチューブ化するという報告がある．数多くの研究があるにもかかわらず，これまでにチタン酸ナノチューブの諸物性および生成機構について統一された見解は得られていなかった．