2017 Fiscal Year Annual Research Report
Foundation of plasma electrochemistry and its application to material process in liquid
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15H03584
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
杤久保 文嘉 首都大学東京, 理工学研究科, 教授 (90244417)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 放電プラズマ / プラズマ電気化学 / 液相反応 / ナノ粒子生成 / 溶存酸素 / 親水化処理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、液体と接する直流グロー放電によって液中に誘起される液中反応をプラズマ電気化学と位置付け、その学術基盤の確立、及び、液中での材料科学へ適用を目的とする。そのために、①大気圧グロー放電を用いたプラズマ電気化学反応系における液中反応の評価、②プラズマ電気化学による磁性ナノ粒子の生成、③プラズマ電気化学による固体表面の官能基修飾、を個別課題としている。①に関しては、コアシェル構造を有するAu-Agナノ粒子生成を対象として、Ag+濃度、Cl-濃度、pHなどの計測、及び、透過型電子顕微鏡による生成ナノ粒子の観測を行ない、Au-Agナノ粒子生成条件を見出した。また、独自に構築したプラズマ電気化学のシミュレーションより、気液界面近傍でのプラズマ誘起液中反応の時間的、空間的スケールとその役割を明らかにした。②に関しては、鉄電解とプラズマ電気化学を組み合わせたマグネタイトナノ粒子生成手法において、鉄イオン濃度、溶存酸素濃度、溶液のpH、及び、生成粒子の計測から、マグネタイト生成過程を検証した。更に、この過程をモデル化した反応シミュレーションとの比較より、鉄電解により供給されたFe2+が水酸化され、ここに溶存酸素が反応することで鉄イオンの酸化が進行し、この条件が生成粒子を決定することを示した。③に関しては、プラズマ誘起液中反応によるポリプロピレンの親水化処理について研究を進めた。ポリプロピレンはH2O2では親水化されず、表面近傍でOHラジカル生成が必要であることを示した。短寿命であるOHラジカルをポリプロピレン表面近傍で生成する手法として、フェントン反応を援用した。その結果、液体と接するポリプロピレン表面がOH基やCO基に置換され、親水化処理が可能であることが確認された。なお、液中でのその場赤外吸収分光計測による表面官能基計測も予定していたが、これを実施するには至らなかった。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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