FTラマン分光法による超臨界水を用いた環境汚染物質分解反応の研究

利用FT拉曼光谱研究超临界水环境污染物分解反应

• 批准号: 08640656
• 负责人: 山口 敏男
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Fukuoka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08640656/
• 关键词: ラマン散乱; X線回折; 超臨界水; 高温高圧; 超臨界メタノール; イオン対; 水素結合; 硝酸イオン

(1)高温・高圧in situラマンセルを製作した。90°および180°散乱の両測定に対応できる。ダイヤモンド窓を用いて、測定温度域は25〜500℃、圧力域は0.1〜200MPaが達成できた。温度は±1℃以内で制御できた。また、セルは超臨界水反応場を維持しながら、反応液を注入することができる。(2)既設のFTラマン分光計により、常温・100MPaまでの硝酸リチウム硝酸カルシウム、硝酸アンモニウム各水溶液のラマンスペクトルを測定した。硝酸イオンのν_4バンド(740cm^<-1>)の解析から、硝酸リチウム水溶液では4.7mol/dm^3以上で、硝酸カルシウム水溶液では3.6mol/dm^3以上でイオン対が生成することを明らかにした。硝酸アンモニウム水溶液中では飽和水溶液においてもイオン対は生成していない。(3)300℃および400℃において、それぞれ50〜200MPaの亜臨界および超臨界水の構造をX線回折により明らかにした。その結果、亜臨界域では圧力の増加とともに水素結合が壊れて行くが、超臨界域では圧力が増加すると水素結合が生成することを明らかにした。(4)0.1〜260MPa、25〜253℃において、密度一定、圧力一定、温度一定の各条件にてメタノールの構造をX線回折法により調べた。圧力と温度が上昇すると、メタノールの水素結合が壊れていくが、中距離・遠距離の構造は常温とあまり変わらず、超臨界水の構造と対照的である。

(1)我们制作了高温高压原位拉曼池。支持 90° 和 180° 散射测量。使用金刚石窗口，我们能够实现25-500℃的测量温度范围和0.1-200MPa的压力范围。温度可控制在±1℃以内。此外，可以将反应溶液注入到池中，同时维持超临界水反应场。 (2)使用现有的FT拉曼光谱仪在室温和高达100 MPa的压力下测量硝酸锂、硝酸钙和硝酸铵水溶液的拉曼光谱。对硝酸根离子ν_4带(740cm^<-1>)的分析表明，在硝酸锂水溶液中以4.7mol/dm^3以上生成离子对，在硝酸钙水溶液中以3.6mol/dm^3以上生成离子对。我做到了。即使在饱和水溶液中，硝酸铵水溶液中也不产生离子对。 (3)通过X射线衍射揭示了分别在300℃和400℃、50-200MPa下的亚临界水和超临界水的结构。结果表明，在亚临界区，氢键会随着压力的增加而断裂，但在超临界区，氢键会随着压力的增加而形成。 (4)在0.1~260MPa、25~253℃等密度、恒压、恒温条件下，通过X射线衍射研究了甲醇的结构。随着压力和温度的升高，甲醇中的氢键断裂，但与超临界水的结构相比，中长距离的结构与室温下没有太大区别。

项目成果

M.Nakahara: "The Structure of Water and Aqueous Solutions under Extreme Conditions" Prog.Solution Chem.in press.(1997)

M.Nakahara：“极端条件下水和水溶液的结构”Prog.Solution Chem.in press.(1997)

T.Yamaguchi: "Chloride-ion Hydration in Supercritical Water by Neutron Diffraction" Chem.Phys.Lett. 252. 317-321 (1996)

T.Yamaguchi：“通过中子衍射在超临界水中进行氯离子水合”Chem.Phys.Lett。

N.Nishi: "Clusters in Ethanol-Water Binary Solutions Studied by Mass Spectrometry and X-ray" Proc.Yamada Conf.XLIII on Structues and Dynamics of Cluster.113-120 (1996)

N.Nishi：“通过质谱和 X 射线研究乙醇-水二元溶液中的簇”Proc.Yamada Conf.XLIII on Structues and Dynamics of Cluster.113-120 (1996)

H.Ohtaki: "Structure of water under the Subcritical and Supercritical Conditions Studied by Means of Solution X-ray Diffraction" Chem.Soc.Rev.in press. (1997)

H.Ohtaki：“通过溶液 X 射线衍射研究亚临界和超临界条件下的水结构”Chem.Soc.Rev.in 出版社。

T.Yamaguchi: "Structure of Methanol at Sub-and Supercritical Temperatures" ISIS Experimental Report. A251 (1996)

T.Yamaguchi：“亚临界和超临界温度下的甲醇结构”ISIS 实验报告。