微細管型反応器を用いた反応晶析初期過程の反応機構解析

微管反应器反应结晶初始过程的反应机理分析

基本信息

批准号：
19656210
负责人：
河瀬元明
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、反応晶析による微粒子成長プロセスについて,細管型管型反応器の採用によって無撹拌での迅速な混合を実現するとともに,迅速に反応を停止させる装置を開発することによって、マイクロ秒レベルの反応晶析初期過程を観察する手法を提案することを目的とした。ステンレス製内径0.25mmの装置を作製して反応晶析実験に使用した。原料溶液は定量的にティーユニオン内で正対するように流入させ混合した。反応管の長さを1mm〜5mの範囲で変えることによりマイクロ秒から秒のオーダーまでの反応時間を実現した。リン酸と硝酸ランタンからのリン酸ランタン合成とシュウ酸ナトリウムと塩化カルシウムからのシュウ酸カルシウム合成を行った。反応温度は0℃を標準とし、80℃までの温度について検討した。反応温度、原料濃度、pH、イオン強度が、粒子サイズ、粒径分布、粒子形状、粒子収率に与える影響を検討した。生成粒子を迅速に母液から分離することによって粒子成長を停止させる遠心力を利用した固液分離サンプリング装置を開発した。これにより,マイクロ秒のステージで反応を停止させて,成長途中のナノ粒子を観察することに成功した。リン酸ランタン粒子合成実験では、とくにpHによるリン酸の電離の影響が顕著であり,リン酸水素イオンの分率と粒子収率が強い相関を示し,成長の前駆体が第一電離物であることが示された。粒子成長過程の観察から,初期に生じた粒径の差が秒オーダーまで保存され,相対的に粒径の違いが小さくなることによって単分散粒子が得られることを明らかにした。シュウ酸カルシウム粒子合成実験では、収率だけでなく,結晶形の観察を行い,条件によって,単斜晶と正方晶の結晶形選択性が変化することを定量的に測定することに成功した。

本研究重点关注反应结晶的细颗粒生长过程，利用毛细管反应器实现无需搅拌的快速混合，并通过开发一种在微秒级快速停止反应的装置，本研究的目的是提出一种方法。用于观察反应结晶的初始过程。制作了内径为0.25 mm的不锈钢装置并用于反应结晶实验。将原料溶液定量地流入茶联盟中，以彼此面对并混合。通过在 1 mm 至 5 m 范围内改变反应管的长度，我们实现了微秒至秒量级的反应时间。由磷酸和硝酸镧合成磷酸镧，由草酸钠和氯化钙合成草酸钙。标准反应温度为0°C，并研究了高达80°C的温度。研究了反应温度、原料浓度、pH 和离子强度对粒径、粒径分布、颗粒形状和颗粒产率的影响。我们开发了一种固液分离取样装置，该装置利用离心力通过将产生的颗粒与母液快速分离来阻止颗粒生长。结果，我们成功地在微秒级停止反应并观察纳米颗粒的生长过程。在磷酸镧颗粒合成实验中，pH引起的磷酸电离的影响尤其显着，磷酸氢根离子的分数和颗粒产率表现出很强的相关性，表明生长的前体是第一个电离产物。表明对颗粒生长过程的观察表明，初始颗粒尺寸差异保持在秒级，并且随着颗粒尺寸差异变得相对较小，获得单分散颗粒。在草酸钙颗粒合成实验中，我们不仅观察了收率，还观察了晶型，并成功定量测量了单斜晶和四方晶之间的晶型选择性随条件的变化。