ゆらぎ構造からみた超臨界水中の塩・希ガス・アルコール分子周囲の局所密度変化

从涨落结构角度看超临界水中盐、惰性气体和醇分子周围的局域密度变化

基本信息

批准号：
16750002
负责人：
森田剛
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Chiba University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

水と類似した静電的相互作用のサイトを持つCH_2F_2及び、同じフルオロカーボンのCHF_3に対し小角X線散乱実験を行い、水素結合形態とゆらぎ構造との相関を調べた。その結果、CH_2F_2のゆらぎ構造は、CHF_3やCO_2などの他の多くの物質より大きな分布特性を示した。典型的な水素結合性流体の超臨界水と非水素結合性流体との中間的な分布となった。これは、CH_2F_2の水素結合形態が水と類似しているためと考えられる。超臨界水溶液のゆらぎ構造の解析として、水と同じ水素結合性を示すメタノールとエタノールを混合した超臨界アルコール水溶液の小角散乱実験を行った。相関距離の密度依存性は、低密度側と高密度側での顕著な相違を示した。超臨界アルコール水溶液は低密度側では水と類似したゆらぎ構造を持つのに対し、高密度側ではゆらぎの程度が大幅に減少した。超臨界水溶液の熱力学的物理量の導出のため、高温高圧流体に適応可能な密度測定装置を構築した。さらに、水-炭化水素系や水-希ガス系などの測定が可能となる体積可変機構を有するチタンセルを構築し、窓部のシールに活性ろう材を用いたろう付けを採用し成功した。これにより、様々な超臨界水溶液に対する小角散乱実験と密度測定の目処が立った。さらに、高エネルギー加速器研究機構の放射光共同利用実験施設において、小角散乱測定と試料によるX線吸収を測定する、同時測定システムを構築し、装置評価を行った。試料密度が3倍程度と大きく変化しても、直線性良い測定結果が得られ、精度と広いダイナミックレンジを持つシステムが完成した。

对具有与水相似的静电相互作用位点的CH_2F_2和同为碳氟化合物的CHF_3进行小角X射线散射实验，研究氢键形态与涨落结构之间的相关性。因此，CH_2F_2的波动结构表现出比CHF_3和CO_2等许多其他物质更大的分布特征。该分布介于超临界水（一种典型的氢键流体）和非氢键流体之间。这被认为是因为CH_2F_2的氢键形式与水的氢键形式相似。为了分析超临界水溶液的涨落结构，我们对含有甲醇和乙醇混合物的超临界酒精水溶液进行了小角散射实验，该混合物表现出与水相同的氢键特性。相关距离的密度依赖性显示低密度侧和高密度侧之间存在显着差异。超临界醇水溶液在低密度侧具有与水相似的波动结构，而在高密度侧波动程度显着减小。为了推导超临界水溶液的热力学物理量，我们构建了一种适用于高温高压流体的密度测量装置。此外，我们构建了具有可变体积机构的钛电池，可以测量水-碳氢化合物系统和水-稀有气体系统，并成功地使用活性钎焊材料进行钎焊来密封窗口。这为各种超临界水溶液的小角散射实验和密度测量铺平了道路。此外，在高能加速器研究机构的同步辐射共享实验设施中，我们构建了一个同时测量系统，可以测量样品的小角散射和X射线吸收，并对该系统进行了评估。即使样品密度显着变化约三倍，该系统也能获得线性良好的测量结果，完成了高精度和宽动态范围的系统。