プレセラミックポリマーから合成された多孔質SiOC系材料中での触媒熱分解法によるセラミックナノファイバーの作製

Fabrication of ceramic nano-fibers by catalyst-assisted pyrolysis in a porous SiOC derived from a preceramic polymer

出崎 亮; Colombo, P.*

Idesaki, Akira; Colombo, P.*

多孔質セラミック材料は、セラミック材料が本来有する耐熱性,耐薬品性に加え、軽量,液体・気体透過性,高比表面積等の特長を兼ね備えた材料であり、断熱材やフィルター材,触媒支持材としての応用が期待されている。われわれはこれまでにポリフェニルメチルシロキサン、アゾジカルボンアミド、ニッケル(II)アセチルアセトネートからなる原料から、全気孔率約73%の多孔質シリコンオキシカーバイド(SiOC)材料を開発している。しかしながら、この材料の比表面積は約2m/gと低く、改善すべき課題であった。一方、不活性雰囲気下1200C以上の温度においてSiOCの分解反応(SiOC-SiC+SiO+CO)により発生するSiO, COガスが金属ケイ素化物を核として気相反応し、ナノファイバーが生成することが報告されている。そこで本研究では、SiOCの分解とナノファイバーの生成による比表面積の改善を試みた。その結果、窒素中1300C以上で熱処理することによってニッケルケイ素化物を核としてナノファイバーが生成すること、1400Cで熱処理後、多孔質SiOC材料の比表面積が127m/gまで改善されることを明らかにした。

A porous SiOC material with ceramic nano-fibers was synthesized by catalyst-assisted pyrolysis from a mixture of polyphenylmethylsiloxane (PPMS), azodicarbonamide, a blowing agent, and nickel(II) acetylacetonate, a crosslinking agent for PPMS. The ceramic nano-fibers were produced by the pyrolysis above 1300 C in N atmosphere. After the pyrolysis at 1400 C in N, the porous SiOC material with nano-fibers showed the compressive strength of 1 MPa, total porosity of 83% and specific surface area of 127 m/g. Such high specific surface area proposes that this material can be applied to a material for hot gas filter, catalyst support, and so on.