ガスハイドレートに生成する放射線誘起ラジカルを利用したナノ反応場の可能性の追求

利用天然气水合物中产生的辐射诱导自由基探索纳米反应场的可能性

• 批准号: 15750008
• 负责人: 谷 篤史
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15750008/
• 关键词: メタンハイドレート; 電子スピン共鳴; 自己保存性; メチルラジカル; 照射効果; γ線; X線CT; 包接化合物; 水素原子

これまでの研究からメタンハイドレート中に生成するメチルラジカルは200Kあたりで減衰することがわかっていた.その温度は大気圧下でメタンハイドレートが分解する温度に近いことから,メチルラジカルの減衰はメタンハイドレートの分解と関係があるのではないかと示唆されていた.そこで,本年度は高圧力下でのラジカルの熱安定性について研究を行った.高圧力下での試料の加熱実験装置を作成し,10MPaまでの圧力でメチルラジカルの熱安定性を調べたところ,10MPaであっても210Kあたりでメチルラジカルの減衰が見られた.10MPaにおけるメタンハイドレートの分解する温度は286Kと高いことから,少なくとも高圧力下ではメチルラジカルの減衰はメタンハイドレートの分解とは関係がなく,内部での反応によって起こることがわかった.このことから,天然のメタンハイドレートの温度圧力条件下では,ラジカルは安定して存在しておらず,自然放射線によって誘起されたメチルラジカルは消滅していることが推測される.また,放射光施設(SPring-8)においてガスハイドレートと氷のX線μCTの撮影を試みた.このCT像の特徴は単色光(X線)による高分解能(1μm)なCT像を得ることができることにある.現段階では予察的な実験であるが,キセノンハイドレートや四フッ化メタンハイドレートでは,氷とガスハイドレート,空隙を区別することができた.将来,メタンハイドレートで議論となっている自己保存性のメカニズムをX線μCTという3次元その場観察から探ることが可能となるであろうと考えている.

先前的研究表明，在甲烷水合物中产生的甲基自由基衰减约200k。温度接近甲烷水合物在大气压下分解的温度，这表明甲基自由基的衰减可能与甲烷水合物的分解有关。因此，今年我们对高压下自由基的热稳定性进行了研究。我们在高压下为样品创建了一个实验加热设备，并检查了甲基自由基在最高10MPa的压力下的热稳定性，即使在10MPA时，我们也发现甲基自由基的衰减量约为210k左右。在10MPa时的分解温度在286K时为高，因此至少在高压下，甲基自由基的衰减与甲烷水合物的分解无关，并且内部压力不在内部。这表明在温度和压力条件下，天然甲烷水合物的反应不稳定，并且自然辐射诱导的甲基自由基消失了。此外，我们尝试在同步加速器辐射设施（Spring-8）上拍摄X射线μCT气体水合物和冰。该CT图像的特征是可以使用单色光（X射线）获得高分辨率（1μM）CT图像。尽管这是在此阶段的初步实验，但可以用Xenon水合物和甲烷四氟化合物水合物区分冰，气体水合物和空隙。我们认为，将来，可以从X射线μCT的3D原位观察中探索与甲烷水合物讨论的自我保护的机制。

项目成果

Preparation and characterization of a new inclusion compound with a ID molecular arrangement of organic radicals using a one-dimensional organic homogeneous nanochannel template

使用一维有机均相纳米通道模板制备和表征具有有机自由基 ID 分子排列的新型包合物

• 发表时间: 2005
• 期刊: Journal of Materials Chemistry 15・8
• 作者: Kobayashi;H..Ueda;T.;Miyakubo;K.;Toyoda;J.;Eguchi;T.;Tani;A.
• 通讯作者: A.

Construction of imaging system for wide-field-range ESR spectra using localized microwave field and its case study of crystal orientation in suspension of copper sulfate pentahydrate

局域微波场宽视场ESR谱成像系统的构建及五水硫酸铜悬浮液晶体取向的实例研究

• 发表时间: 2005
• 期刊: Applied Radiation and Isotopes 62・2
• 作者: Tani;A.;Ueno;T.;Yamanaka;C.;Katsura;M.;Ikeya;M.
• 通讯作者: M.