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J-GLOBAL ID：201702255145371722   整理番号：17A0499450

セリウム(IV)硝酸アンモニウムの光および重水中の室温加水分解により生成した酸化セリウムナノ粒子の結晶化速度

Crystallization kinetics of cerium oxide nanoparticles formed by spontaneous, room-temperature hydrolysis of cerium(iv) ammonium nitrate in light and heavy water

著者 (4件)： Pettinger Natasha W. (Department of Chemistry and Biochemistry, Montana State University, Bozeman, Montana 59717, USA) ,  Williams Robert E. A. ,  Chen Jinquan ,  Kohler Bern
資料名： Physical Chemistry Chemical Physics  (Physical Chemistry Chemical Physics)
巻： 19  号： 5  ページ： 3523-3531  発行年： 2017年 
JST資料番号： A0271C  ISSN： 1463-9076  CODEN： PPCPFQ  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： イギリス (GBR)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： セリウム(IV)硝酸アンモニウム(CAN)を室温の水にmM濃度で溶解すると自発的に酸化セリウムナノ粒子の安定なゾルが生成した。電子顕微鏡実験から高結晶性の直径数nmの酸化セリウム粒子が類似サイズの非晶質粒子から生成することを明らかにした。低いpH条件の実験ではナノ粒子は安定に分散し,合成後数か月後も凝集を示さなかった。光を強く散乱する大きい粒子が存在しないので,溶液のエージングにおいて生じる紫外可視吸収スペクトルの劇的変化により結晶化速度を観測できる。測定からD₂O中ではH₂O溶液に比べて酸化セリウムナノ結晶がおよそ1桁遅く生成した。この大きい溶媒同位体速度効果(k_H/k_D=10)は固体金属酸化物相の結晶化では初めての報告であり,律速段階のプロトン移動反応がヒドロキシからオキソ架橋への変換であることを示した。D₂O溶液中では,低吸収の前駆体相から酸化セリウムナノ結晶への変換に伴いセリウムイオンのモルあたり吸収が290nmにおいて400%以上に増大した。368nmに等吸収点が検出され,エージング期間にわたって吸収スペクトルは二種の相互変換のスペクトルの和によりモデル化できた。予備的な超高速過渡吸収実験によって,非晶質前駆体の光学特性は最終のナノ結晶性相と大きく異なることを確めた。水中のCANからCeO₂の結晶化は鉄(III)塩から酸化鉄の結晶化と共通するところが多く,非古典的核形成および成長経路が重要であった。本システムは加水分解に続いて分子的に溶媒和されたイオンからナノ結晶への自己組織化を生じる,よく理解されていない現象の研究に好適である。同時に,極めて温和な条件下にCANが強い感受性で自発的にCeO₂ナノ結晶を生成することは,この広く使用される犠牲的酸化剤を用いる場合に注意が必要であることを示唆した。Copyright 2017 Royal Society of Chemistry All Rights reserved. Translated from English into Japanese by JST

シソーラス用語： *セリウム化合物 ,  *硝酸アンモニウム ,  光照射 ,  重水 ,  水溶液 ,  *酸化セリウム ,  *ナノ粒子 ,  *晶析速度 ,  加水分解 ,  紫外吸収スペクトル ,  高分解能電子顕微鏡 ,  過渡吸収スペクトル ,  透過型走査電子顕微鏡 ,  pH依存性 ,  溶媒効果 ,  *同位体効果 ,  プロトン移動 ,  ヒドロキシ基 ,  核形成 ,  結晶成長 ,  水和イオン
準シソーラス用語： ヒドロキシル基 ,  結晶化速度 ,  速度同位体効果

分類 (3件)： 酸化物の結晶成長  (BK13050I) ,  無触媒液相反応  (CB06060J) ,  コロイド化学一般  (CB11010C)

タイトルに関連する用語 (8件)： セリウム ,  硝酸アンモニウム ,  重水 ,  室温 ,  加水分解 ,  酸化セリウム ,  ナノ粒子 ,  結晶化速度