フラーレン生成に及ぼす温度場の影響

温度场对富勒烯生成的影响

• 批准号: 07750219
• 负责人: 丸山 茂夫
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07750219/
• 关键词: フラーレン; アーク放電; 生成機構; 温度場; 生成率

フラーレンの生成機構に関しては未知の部分が多く,より効率の良い合成方法,金属元素を内包するフラーレンや大きなフラーレンの合成は手探りで試みられているのが現状である.代表的なフラーレン大量生成法であるアーク放電法での生成率は緩衝ガラスの圧力,流量,炭素電極の送り速度などの種々のパラメーターに強く依存することが分かってきているものの,これらの依存性に関して物理的解釈は得られていない.そこで,フラーレンの生成を支配する主要因がアーク放電雰囲気の温度分布であると考え,装置内部の温度場を測定することによってフラーレンの生成が温度場にどのように影響されるかを実験的に検討した.既存のフラーレン生成実験装置を改造し,容器内にタングステン・レニウム熱電対を5点配置して,フラーレン生成時の空間的な温度分布を計測した.また,生成を行った後で,容器内のススとフラーレンの混合物を採取し,これをトルエンに溶かしススをフィルターで取り除いたうえで,高性能液体クロマトグラフィー(HPLC)によってフラーレンの成分を分離し,C_<60>の生成割合とより大きなフラーレン(C_<70>やC_<76>)の生成割合を測定した.ヘリウムガスの圧力を変えて温度分布を比較すると,ちょうどフラーレン生成率がピークを持つ圧力以上の圧力ではかなり自然対流の影響を強く受けた温度分布となることが分かった.また,アーク放電部分より上方4cm程度の位置での平均温度とフラーレンの生成率が強い相関を示すことが明らかとなった.このことから,フラーレンの生成はアーク放電部分に加えてその外側のおよそ600℃程度までの冷却のプロセスによって強く影響されることが示唆された.

关于富勒烯的生产机理还有很多未知之处，目前更高效的合成方法，含金属元素的富勒烯的合成以及大富勒烯仍在尝试中。大量生产富勒烯的代表性方法虽然已发现电弧放电方法中的生产率强烈依赖于各种参数，例如缓冲玻璃的压力、流量和碳电极的供给速率，目前还没有关于这些依赖性的研究。因此，我们认为控制富勒烯生成的主要因素是电弧放电气氛的温度分布，通过测量装置内部的温度场，我们可以确定富勒烯生成如何影响温度场。我们通过实验研究了富勒烯的生产是否受此影响。我们改造了现有的富勒烯生产实验装置，在容器中放置了五个钨铼热电偶，并测量了富勒烯生产过程中的空间温度分布。 ，生成后，收集容器中的烟灰和富勒烯的混合物，溶解在甲苯中，用过滤器除去烟灰，并通过高效液相色谱（HPLC）分离富勒烯组分，并测量富勒烯的产率。通过改变氦气压力来比较C_<60>和较大富勒烯（C_<70>和C_<76>）的产率，我们发现：结果发现，在高于生产率峰值的压力下，温度分布明显受到自然对流的影响。此外，在电弧放电区域上方约 4 cm 的位置处的平均温度和富勒烯生产率为结果表明，显示出很强的相关性，这表明富勒烯的生成受到电弧放电部分以及电弧放电外部至约600℃的冷却过程的强烈影响。