2021 Fiscal Year Annual Research Report
The Theory of Microwave-induced Nonequilibrium State and its Application to the Manipulation of Solid/Interfacial Chemical Reactions
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17H06156
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
和田 雄二 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 特任教授 (40182985)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
滝沢 博胤 東北大学, 工学研究科, 教授 (90226960)
堀部 雅弘 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究グループ長 (30392658) [Withdrawn]
荒川 智紀 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究員 (00706757)
藤井 知 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30598933)
田 旺帝 国際基督教大学, 教養学部, 教授 (40344501)
吉川 昇 東北大学, 工学研究科, 准教授 (70166924)
西岡 将輝 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 上級主任研究員 (00282575)
中村 考志 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (80591726)
福島 潤 東北大学, 工学研究科, 助教 (80634063)
椿 俊太郎 大阪大学, 工学研究科, 特任講師(常勤) (90595878)
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| Project Period (FY) |
2017-05-31 – 2022-03-31
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| Keywords | マイクロ波 / 触媒作用制御 / 非平衡反応場 / マイクロ波特殊効果 / マイクロ波プロセッシング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1）マイクロ波反応のin situ 測定：マイクロ波照射中に、固体表面や固体バルクに生じる非平衡状態を観測可能なin situ 観測装置として、新たにin situ XRDを完成させた。これらの観測結果をもとに、固体触媒や固固反応系におけるマイクロ波照射効果を体系的に整理した。
2）新触媒反応への応用：大項目1で解明した固体触媒表面に生じる局所高温反応場や、電子移動加速効果を用いて、化学反応の意図的な制御が可能であることを実証した。こうしたマイクロ波によって生じる特殊な効果を、固体触媒反応、電子移動反応、金属酸化物還元などに有効であることを実証した。さらに、触媒活性点にマイクロ波吸収性を付与した固体触媒開発などを展開した。
3）新材料合成反応への応用：3-1）ルチル型V3WO8創製、マイクロ波プロセッシングによる局所選択加熱反応場での物質拡散促進効果により、V2O3-WO3系の新物質の合成に成功した。マイクロ波加熱試料では電気炉では得られない新たな未知相が出現した。二次元二色顕微温度計により、V2O3-WO3系ではマイクロ波照射により、V2O3が選択的に加熱されていることが示された。すなわち、V2O3からWO3への一方向拡散により、新規V2O3-WO3系物質の合成が迅速に進行したと考えられた。3-2）世界初バルク磁性半導体合成、ワイドギャップ半導体であるSnO2を母相に、Nb2O5-SnO2系、NbO2-SnO2系における生成物の磁気特性を調査した。Nb2O5-SnO2の温度差は材料間で1389 ℃/mmの局所大非平衡状態となっており、マイクロ波印加下で生じたNb2O5/SnO2間の温度勾配によりNbイオンの拡散が促進されていることが強く示唆された。さらに、マイクロ波照射後試料において、常磁性成分と強磁性成分が見られ、世界発のバルク磁性半導体の合成に成功した。
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| Research Progress Status |
令和3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 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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