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。

这项研究的目的是提出一种通过开发一种可以通过采用管型反应器并快速停止反应的设备来观察微秒级反应结晶的初始过程的方法。制造了内径为0.25 mm的不锈钢装置，并用于反应结晶实验中。将原材料溶液定量流入茶联合，并在直接对立中混合。通过将1 mm的反应管的长度更改为5 m，可以实现从微秒到秒的反应时间。从磷酸盐和硝酸腺苷酸含量和草酸钙合成中，从草酸钠和氯化钙合成。反应温度在0°C下为标准，并检查了高达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，颗粒形和颗粒产率的影响。开发了一种固定液体分离和采样装置，该设备利用离心力通过将产生的颗粒与母液迅速分开来阻止颗粒的生长。这使我们能够在微秒阶段停止反应，并成功观察到正在生长的纳米颗粒。在合成腺磷酸颗粒的实验中，通过pH磷酸磷酸盐的电离作用尤其明显，表明磷酸氢离子的比例与颗粒产量之间存在很强的相关性，这表明生长前体是初级电离。对粒子生长过程的观察表明，早期发生的粒径差异被保留到秒数，并且粒径的差异相对较小，从而导致单分散粒子。在合成草酸钙颗粒的实验中，不仅观察到了产量，而且观察到了晶体形式，并定量测量了单斜晶和四方晶体的晶体形成选择性的变化，这取决于条件。