1998 Fiscal Year Annual Research Report
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10132225
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
大澤 映二 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (40001763)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小澤 理樹 豊橋技術科学大学, 工学部, 助手 (30293757)
栗田 典之 豊橋技術科学大学, 工学部, 助手 (40283501)
スラニナ ゼネック 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (10283508)
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| Keywords | 熱分解機構 / C60 / Stone-Wales転移 / 計算化学 / 石炭 / 天然フラーレン / 遷移金属触媒 / 原子状酸素 |
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| Research Abstract |
本研究は平成10年度内に予想外の展開を見せ、これまでの懸案であったフラーレンの選択的合成が実現しそうな見込が立ってきた。計画調書で述べたように、全く理論的な考察と分子軌道計算からフラーレン生成反応の律速段階と考えられるStone-Wales転移にたいして酸素原子が有効な反応促進触媒となることを推定していた。しかし現行のフラーレン合成法はいずれも高温下で行なわれるので炭素の焼尽を防ぐ為に不活性雰囲気で反応を実施するために、酸素が反応系内に存在せず、従って触媒として働く機会はなかった。
ところが偶然のきっかけで中国雲南省の炭鉱から高濃度にフラーレンを含むとされる石炭の試料を入手した。HPLC分折によってこの石炭が従来の天然フラーレンに比べて数百倍に達する濃度のC60,C70を含有することを確認した。この石炭中のフラーレンはこれまでの天然フラーレンとは異なり、燃焼以外の原因で生成することは明らかである。そこで、炭鉱周辺の環境などを考慮に入れて次の様な仮説を立てた。すなわち、太古の火山活動によって石炭層にマグマが貫入してかなり高温に加熱された時に、マグマあるいはペグマタイトに含まれる鉄およびチタニウムの酸化物が触媒となって、フラーレン生成が高濃度に生成した可能性がある。
モデル実験(燃焼法)によってこれら遷移金属化合物が酸素分子存在かで確かにC60,C70生成の触媒となることを確認した。これらの触媒は高温で酸素によって酸化物に変換され、その酸素原子がフラーレン前駆体あるいは中間体と結合して上記のようにStone-Wales転移の反応温度を低下させる作用を及ぼしたと考える。今後は、これら触媒が成長中の炭素クラスターと良く接触することの出来る条件(多分凝縮相)下でフラーレンの選択的合成法を編み出して行く予定である。
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[Publications] E.Osawa ほか: "A Renewed Look at the Stone-Wales Rearrangement" Mol.Mat.10. 1-8 (1998)
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[Publications] E.Osawa ほか: "Combined Topological and Energy Analysis of Annealing Process in Fullerene Formation" J.Chem.Soc., Perkin Trans.2. ・3. 943-950 (1998)
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[Publications] E.Osawa ほか: "Stone-Wales Rearrangement as the Double Olefin-Carbene 1,2-CC Band Shift" Fullerene Sci. Technol.6・2. 259-270 (1998)
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[Publications] E.Osawa ほか: "Analysis of the Growth Mechanism of Carbon Nano-tubes by C_2 Ingestlon" Fullerene Sci. Technol.7・2(印刷中). (1999)
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[Publications] M.Osawa,E.Osawa: "Additives to Improve the Yield of Fulleranes from the Combastion of Benzene" Carbon. (印刷中). (1999)
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[Publications] E.Osawa: "Natural Fullerenes. Will They offer a Hint to the Selective Synthesis of Fullerenes?" Fullerene Sci. Technol.7・4(印刷中). (1999)
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[Publications] E.Osawa ほか: "Intermolecular Interactions" Plenum Press, Inc. (New York), 320 (1998)
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[Publications] 大澤映二 ほか: "炭素第三の同素体フラーレンの化学" 学会出版センター(印刷中), 250 (1999)
