超臨界流体プラズマ法による新規カーボンナノ材料の創製

超临界流体等离子体法制备新型碳纳米材料

基本信息

批准号：
17656225
负责人：
寺嶋和夫
金额：
$ 2.24万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

誘電体バリア放電、および、直流放電をベースにしたCO_2およびXe超臨界流体プラズマのな発生を行い、リサージュ測定からその電子密度が10^<18-22>cm^<-3>という超高密度であることを明らかにした。またCO_2超臨界プラズマの顕微ラマン分光より、ラマンピークの低波長側へのシフトが見られ、通常考えられる、温度の上昇による効果とは逆のシフトであり、分子の形態の変化が示唆された。またカーボン系ナノ構造物質合成プロセスへの応用を行った。scCO_2中でのプラズマプロセスでは特に、プロセスの温度、圧力依存性や、周波数依存性を精緻に調べ、SCFプラズマプロセスの知見を深めた。結果、適用したアーク、DBD、どちらの放電形態においても、scCO_2中でのプラズマプロセスにより、CO_2を炭素源としてカーボンナノチューブ、カーボンナノホーン等、多量のカーボン系ナノ構造物質の合成に無触媒、低いプロセス雰囲気温度で成功し、新たな反応経路を利用した物質合成に実現した。特に3kHzの交流電圧を印加したDBD法の際に、多量のナノ構造物質の合成に成功した。SCF中でのプロセスと比較するために高圧ガス中、および液体中でのプロセスも行なったが、高圧ガス中ではほぼアモルファスカーボンの合成しか確認されず、SCFよりも高密度となる液体中でのプロセスにおいても、部分的にナノチューブ等のナノ構造物質の合成は確認されたが、SCF中でのプロセスに比べると少量で、ナノ構造物質が密集した集合体も確認されなかった。これは、ゆらぎの大きいSCF中でのプロセスにおいては、ナノ構造物質の合成に適した条件(密度、種となるクラスターの大きさ等)となる点が存在しやすい、もしくは特異な雰囲気であるSCFとプラズマとの界面において、これらナノ構造物質の合成に優位に働く特殊なメカニズムが存在するのではないかと推測される。

我们基于介电屏障排放和直流排放生成了CO_2和XE超临界流体等离子体，Lissajous的测量表明它们的电子密度在10^<18-22> cm^<-3>时非常高。 CO_2超临界等离子体的显微镜拉曼光谱显示拉曼峰向较低的波长侧发生了变化，这与通常升高温度的可能效果相反，表明分子形态发生了变化。它也应用于基于碳的纳米结构材料的合成过程。特别是，在SCCO_2的等离子体过程中，我们仔细检查了该过程的温度，压力和频率依赖性，并加深了我们对SCF血浆过程的了解。结果，在ARC和DBD放电形式中，SCCO_2中的等离子体过程都用于成功合成大量的碳纳米结构材料，例如碳纳米管和碳纳米霍恩，使用CO_2作为碳源作为碳源，以及在低过程气氛中使用新的材料，使用新的材料综合，使用新的反应。特别是，当使用3kHz的AC电压应用DBD方法时，我们能够成功合成大量纳米结构材料。为了比较SCF中的过程，在高压气体和液体中进行了过程，但是在高压气中证实了几乎无晶的碳的合成，甚至在液体中，在液体中，即使在SCF高度高于SCF的液体中，诸如Nanotubes的纳米结构材料的合成，但在SCF中确认了少量，但在SCF中得到了确认。与SCF中的过程相比。据推测，在具有较大波动的SCF中的过程中，可能有一些可用于合成纳米结构材料（密度，物种簇等）或SCF和等离子体之间的接口，这是一种独特的气氛，这是一种独特的气氛，有一种特殊的机制，可以在这些NanoStructry材料的合成中最有效。