2軸式ビーズミルによるチタニアナノ粒子の分散,凝集および再分散過程における粒子特性の変化  [in Japanese] Change in Characteristics of Titania Nanoparticles during the Process of Dispersion, Agglomeration and Re-Dispersion with a Dual-Axis Beads-Mill  [in Japanese]

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Abstract

従来にない低エネルギーによりナノ粒子凝集体の連続分散を可能とした新しいタイプの2軸式ビーズミルを用いて,平均径15 nmの針状チタニアナノ粒子の分散および凝集特性を調べた.既往の研究において,ビーズ径およびミル回転速度を変えて最適なエネルギーで分散すると,動的光散乱法による平均粒度およびX線回折パターンによる結晶性の評価により,チタニアナノ粒子凝集体はダメージを受けることなく,一次粒子まで分散できることが明らかとなった.本研究では,さらに分散および凝集したナノ粒子のTEM像観察,小角X線散乱,ζ-電位,BET比表面積および分光特性を調べて,ナノ粒子凝集体の分散特性を明確にした.特に,TEM像の観察より,最適分散条件では,元の針状構造を保って分散されるが,高エネルギー分散条件では,針状粒子が10 nm程度の大きさに破砕されて再凝集体となっていることが確認された.また,この再凝集体に分散剤を添加して適切な条件で分散を行うと,10 nm程度の大きさに再分散し,透明性の高い分散スラリーが形成されるが,これらの再凝集–再分散過程での粒子特性の変化について考察した.

Titania nanoparticles were dispersed with a dual axis beads mill that enables nanoparticles to be dispersed with much lower energy than usual, and their dispersion characteristics were examined. In a recent study, titania nanoparticles were found to disperse to a primary nanoparticle size by evaluating the size and crystallinity of dispersed particles. In this study, the dispersed titania nanoparticles were further characterized by examining TEM, small angle X-ray scattering, ξ-potential, specific surface area and optical properties. TEM revealed that the dispersion of titania nanoparticles at low energy gave the primary particle size without crushing the crystals, while dispersion at higher energy gave rise to coagulation of crushed titania nanoparticles of around 10 nm in size. The large agglomerated nanoparticles were re-dispersed to around 10 nm by adding dispersant under the appropriate conditions to give a transparent titania slurry.

Journal

  • KAGAKU KOGAKU RONBUNSHU

    KAGAKU KOGAKU RONBUNSHU 39(5), 426-432, 2013

    The Society of Chemical Engineers, Japan

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