超音波のつくる高温・高圧・衝撃波によるナノプロセッシング:反応場の解明と制御

利用超声波产生的高温、高压和冲击波进行纳米加工：反应场的阐明和控制

基本信息

批准号：
21760616
负责人：
畑中信一
金额：
$ 2.91万
依托单位：
The University of Electro-Communications
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

液体への超音波照射によって、熱を加えることなしに、常温・常圧の液体中でフラーレン・カーボンナノチューブを合成する環境調和型の新規プロセスの開発を目指した。このプロセス方法は、ソノケミストリー(超音波化学)、もしくは、ソノプロセスと呼ばれる方法で、マクロ環境的には常温・常圧であるが、ミクロ環境的には数千度・数百気圧の極限環境反応場となっている。前年度の研究において、ジクロロベンゼンに触媒として塩化亜鉛の粉末を入れた溶液に超音波を照射し、不定形炭素とグラファイトの混合物である黒いススを得た。ススが生成する速度は、実験装置に大きく依存し、超音波ホモジナイザーを利用すると数分オーダーでススが析出するが、超音波洗浄器を利用すると5時間以上かかることがわかった。しかし、いずれの場合においてもカーボンナノチューブの合成には至らなかった。そこで、本年度は引き続き、カーボンナノチューブのソノケミカル合成を目指して、各種の実験条件を探索した。具体的には、主に以下の項目について研究を実施した。1.溶存ガスの種類を変えたときのカーボンナノチューブ合成の検討溶存ガスをアルゴン、空気、酸素、窒素と変化させてカーボンナノチューブの合成を検討した。ソノケミストリーにおいて、反応の溶存ガスへの依存性は非常に大きいことが知られているが、ベンゼン系溶媒を用いたソノケミカル合成においては、生成物の形態に大きな変化は無かった。2.ソノルミネッセンス測光によるキャビテーション気泡内到達温度の評価ソノルミネッセンスと呼ばれるキャビテーション気泡からの発光をスペクトル解析することにより、各実験条件での気泡内温度を見積もった。特に、超音波ホモジナイザーと超音波洗浄器の違いについて、極限環境反応場の観点から比較検討した。しかし、濃硫酸中で観察されるアルゴンの原子スペクトルから見積もった温度では、両者にほとんど違いがなかった。

目的是开发一种新的环境和谐过程，在室温和大气压下，在液体和大气压下合成了富勒烯碳纳米管，而无需通过液体上的超声辐射施加热量。该过程称为超声化学（超声化学）或拼音点，是室温和大气环境中大气压力的极端环境反应场，但一种微环境的压力为数千度和数百个大气。在上一年的研究中，将超声波辐射到含有二氯苯作为催化剂的溶液中，以获得黑烟灰，这是无定形碳和石墨的混合物。产生烟灰的速率在很大程度上取决于实验设备，尽管使用超声均匀的均匀剂时，烟灰沉淀在几分钟的时间内发生，但使用超声清洁剂时发现需要五个多小时。但是，无论哪种情况，均未实现碳纳米管的合成。因此，今年，我们继续探索各种实验条件，其目的是碳纳米管的声学合成。具体而言，研究主要是对以下项目进行的：1。碳纳米管合成的检查，当更改溶解气体的类型以将溶解的气体更改为氩气，空气，氧气和氮气以研究碳纳米管的合成。尽管众所周知，在使用基于苯的溶剂的声化合成中，反应对声化中溶解气体的依赖性非常大，但产物形态没有显着变化。 2。通过声明光度法评估气泡气泡中的温度。通过光谱分析被称为Sonolumumumimainemence的气泡气泡的发射来估计气泡在每个实验条件下的气泡中的温度。特别是，比较了超声匀浆器和超声清洁剂之间的差异，并从极端环境反应场的角度进行了检查。然而，在浓硫酸中观察到的氩气原子光谱估计的温度几乎没有什么不同。