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公開番号2025052708
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-07
出願番号2023161558
出願日2023-09-25
発明の名称層状酸化物の層間への選択的インターカレーション方法、層状化合物構造体の合成方法、及び層状化合物構造体
出願人国立大学法人信州大学
代理人弁理士法人MTI特許事務所
主分類C01G 55/00 20060101AFI20250328BHJP(無機化学)
要約【課題】層状酸化物の層間で選択的にインターカレーションを行う方法、その方法で合成する層状化合物構造体の合成方法、及びその合成方法で得られる層状化合物構造体を提供する。
【解決手段】層状酸化物の層間で選択的にインターカレーションを行う方法であって、層状ルテニウム酸0.9水和物が有する層間水を1層おきに脱離させた層状ルテニウム酸0.5水和物を合成し(合成工程)、その層状ルテニウム酸0.5水和物において層間水が脱離していない部位で有機種をインターカレーション(インターカレーション工程)するように構成して上記課題を解決する。このとき、有機種はCTAカチオンであることが好ましく、そのCTAカチオンはセチルトリメチルアンモニウムブロミド(CTAB)を構成するカチオンであることが好ましい。
【選択図】図2

特許請求の範囲【請求項１】
層状酸化物の層間で選択的にインターカレーションを行う方法であって、層状ルテニウム酸０．９水和物が有する層間水を１層おきに脱離させた層状ルテニウム酸０．７水和物を合成し、該層状ルテニウム酸０．５水和物において層間水が脱離していない部位で有機種をインターカレーションする、ことを特徴とする方法。
続きを表示（約 290 文字）【請求項２】
前記有機種が、ＣＴＡカチオンである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記インターカレーションを、セチルトリメチルアンモニウムブロミド水溶液中で行う、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法で得られた層状酸化ルテニウム構造体を剥離して、２つの酸化ルテニウムナノシートを含む多層ナノシートを製造する、ことを特徴とする層状酸化ルテニウムの製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の製造方法で得られた層状酸化ルテニウムナノシートである、ことを特徴とする酸化ルテニウムナノシート。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、層状酸化物の層間で選択的にインターカレーションを行う方法、その方法で合成する層状化合物構造体の合成方法、及びその合成方法で得られる層状化合物構造体に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
層状化合物の層１つに対応するナノシートは、層状化合物を剥離して得ることができ、厚さが原子レベルで横方向サイズがマイクロメートルという高い異方性を示す二次元ナノ材料である。ナノシートは、構成する原子がすべて表面に露出しており、反応に関与できる原子数が多い。ナノシートは、こうした構造上の特性を活かし、熱材料、磁性体、ガスセンサー、光触媒、電極触媒といった用途での研究が進められている。ナノシートを層状化合物から剥離して得るには、かさ高い有機種を層間にインターカレーションする必要がある。インターカレーションした有機種が層間に存在することによって、層間の静電相互作用が弱まり、ナノシートを得ることができる。
【０００３】
ナノシートを得るための層状化合物は、層間環境がすべて等しいことが知られているが、非特許文献１では、Ｋ型構造の層状酸化ルテニウムを酸処理によりＨ型に変換し、適切な条件で乾燥させることで、一層おきに水和環境が異なる構造を形成できることが報告されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
K. Fukuda, H. Kato, J. Sato, W. Sugimoto and Y. Takasu, Swelling, intercalation, and exfoliation behavior of layered ruthenate derived from layered potassium ruthenate, J. Solid State Chem., 182, 2997(2009).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記非特許文献１では、層状酸化ルテニウムを酸処理して一層おきに水和環境が異なる構造に変換できることが報告されている。層間環境がすべて等しい層状化合物において、層間の構造が変化するように有機種のインターカレーションを選択的に起こすことができれば、剥離し易い部位が選択的に存在する新しい層状化合物構造体を得ることができることになる。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、層状酸化物の層間で選択的にインターカレーションを行う方法、その方法で合成する層状化合物構造体の合成方法、及びその合成方法で得られる層状化合物構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明に係る方法は、層状酸化物の層間で選択的にインターカレーションを行う方法であって、層状ルテニウム酸０．９水和物が有する層間水を１層おきに脱離させた層状ルテニウム酸０．５水和物を合成し、該層状ルテニウム酸０．５水和物において層間水が脱離していない部位で有機種をインターカレーション（インターカレーション工程）する、ことを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、層状ルテニウム酸０．５水和物において層間水が脱離していない部位で有機種をインターカレーションすることができる。そうしたインターカレーションは、水の入り方が異なる層状酸化物の構造（ステージ構造ともいう。）を維持したままで実現できる。こうして得られた層状酸化ルテニウム構造体は、剥離し易い部位が選択的に存在する新しい層状化合物構造体であるので、任意の多層ナノシートを得るための前駆物質として極めて有望である。
【０００９】
本発明に係る方法において、前記有機種が、ＣＴＡカチオンであることが好ましい。
【００１０】
この発明によれば、層間水が脱離していない部位にＣＴＡカチオンをインターカレーションすることができる。ＣＴＡカチオンは、第四級アンモニウムカチオンであるセチルトリメチルアンモニウムブロミド（ＣＴＡＢ）を構成するカチオンである。
（【００１１】以降は省略されています）

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