多孔質セラミックスを用いた新しい大気圧非平衡プラズマ生成法と環境機器への応用

多孔陶瓷常压非平衡等离子体产生新方法及其在环保设备中的应用

基本信息

批准号：
14780379
负责人：
井深真治
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は,放電・プラズマ分野においては新しい材料である多孔質セラミックを用いることで大気圧非平衡プラズマを生成し,環境機器への適用を検討することである。研究最終年度である本年度は,前年度の結果をふまえ,大気汚染物質であるNOガスの分解実験を行った。セラミックス試料として,数十μmの細孔構造を持つモノリス型ハニカムセラミックスを使用し,さらにその表面に40nm程度の微細孔構造を形成した試料および,酸化チタンコーティングを施したリアクタによる比較実験を行った。その結果,表面微細孔構造を持つセラミックスにおいては,放電特性の改善およびNO分解効率の上昇が認められた。また,NO分解率が増加したにもかかわらず,NO_2の発生率が低減したことから微細構造を持つ表面において,なんらかの反応が促進された物と考えられるが,その詳細な反応に関しては特定するに至らなかった。しかし,酸化チタンコーティングを施したリアクタにおいて,酸化チタンの光触媒作用により酸化反応の促進が認められたことからも,セラミックスを用いた放電リアクタでは,放電部での体積反応だけではなく表面近傍での反応も考慮する必要があることが確認され,多孔質セラミックスを用いた放電リアクタの有用性を明らかにすることに成功した。さらに,セラミックス表面における反応に関する詳細な検討を行うため,高電圧印加時におけるセラミックス表面からの微弱な発光をフォトンカウンティング技術を用いて測定を試み,部分放電以前においても若干の発光が存在することを明らかにした。触媒作用が確認されているニッケルおよび銅を蒸着した試料を用いた測定を行ったが触媒作用と発光との相関を見極めるには至らなかった。

这项研究的目的是使用多孔陶瓷（排放和等离子体领域的新材料）来产生大气压非平衡等离子体，并检查其在环境设备上的应用。今年是研究的最后一年，我们根据上一年的结果进行了无气（一种空气污染物）的分解实验。作为陶瓷样品，使用了具有几十μm的孔结构的整体型蜂窝陶瓷，并在其表面形成了大约40 nm的微孔结构的样品，并进行了涂有氧化钛的反应器。结果，在具有表面微孔结构的陶瓷中，没有观察到排放特性的改善和提高分解效率。此外，尽管没有分解速率增加，但NO_2的发生率降低了，人们认为某种反应是在具有精细结构的表面上促进的，但尚未确定详细的反应。但是，由于在用氧化钛涂层的反应器中观察到氧化钛的光催化作用，因此可以证实，在使用陶瓷的排放反应器中，不仅有必要考虑在表面附近的排放段中的体积反应，而且还要考虑在表面附近的反应，并且成功地阐明了使用多孔陶器的排放反应器的有用性。此外，为了对陶瓷表面的反应进行详细研究，当使用光子计数技术施加高压时，我们试图测量陶瓷表面的微弱光发射，表明甚至在部分放电前也存在一些光发射。使用用镍和铜沉积的样品进行测量，这些样品已被证实是催化性的，但无法确定催化作用和发光之间的相关性。